外延片量子阱结构的制备方法技术

本发明专利技术提出一种外延片量子阱结构的制备方法，包括：提供衬底；在衬底之上形成本征氮化镓层；在本征氮化镓层之上形成第一类型的氮化镓层；在第一类型的氮化镓层之上形成氮化镓/铟镓氮的量子阱结构，其中，氮化镓量子垒在第一温度、第一压强条件下、第一气氛中形成，铟镓氮量子阱在第二温度、第二压强下、第二气氛中形成；在阻挡层之上形成第二类型的氮化镓层，其中，第一温度高于第二温度，第一压强高于第二压强，第一气氛的气体比热容低于第二气氛的气体比热容。本发明专利技术具有温度转换快，生产效率高，所得到的量子阱质量好的优点。

Method for preparing epitaxial slice quantum well structure

The invention provides a method, preparation of a quantum well structure epitaxial wafer includes providing a substrate; the substrate cost sign in the intrinsic gallium nitride layer; gallium nitride layer formed on the GaN layer of the first type; in the first type gallium nitride layer formed on GaN / InGaN Quantum well structure, wherein, GaN Quantum the first barrier is formed on the first temperature and pressure conditions, the first atmosphere, formation of InGaN Quantum Well in second temperature and second pressure and second atmosphere; the formation of gallium nitride layer over the barrier layer on the second types of the first temperature temperature is higher than second, the first pressure pressure is higher than second, less than second of the atmosphere gas gas heat the first volume of volume specific heat atmosphere. The invention has the advantages of fast temperature conversion, high production efficiency and good quality of the obtained quantum well.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，具体涉及一种外延片量子阱结构的制备方法。
技术介绍
多量子阱（MQWs）是LED发光二极管中一个重要结构，由量子阱和量子垒周期性交替组成。目前商业化GaN基LED外延片均采用较为昂贵的金属有机化合物化学气相沉积（MOCVD）设备生产。在GaN基LED外延生长过程中，由于InGaN量子阱和GaN量子垒生长温度存在差别，在交替生长两种材料时MOCVD设备需花较多的时间实现温度转换，如何缩短MQWs生长过程中的温度转换时间，以提高GaN基LED外延片生产效率是一个重要的研究方向。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本专利技术的目的在于提出一种能够缩短量子阱生长时间，提高设备产能的外延片量子阱结构的制备方法。根据本专利技术实施例的外延片量子阱结构的制备方法，包括以下步骤：提供衬底；在所述衬底之上形成本征氮化镓层；在所述本征氮化镓层之上形成第一类型的氮化镓层；在所述第一类型的氮化镓层之上形成氮化镓/铟镓氮的量子阱结构，其中，氮化镓量子垒在第一温度、第一压强条件下、第一气氛中形成，铟镓氮量子阱在第二温度、第二压强下、第二气氛中形成；在所述量子阱结构之上形成第二类型的氮化镓层，其中，所述第一温度高于所述第二温度，所述第一压强高于第二压强，所述第一气氛的气体比热容低于所述第二气氛的气体比热容。在本专利技术的一个实施例中，所述第一气氛为氦气，所述第二气氛为氮气。在本专利技术的一个实施例中，所述第一气氛为氦氮混合气体，所述第二气氛为氮气。在本专利技术的一个实施例中，还包括：在所述第一类型的氮化镓层与所述量子阱结构之间形成应力释放层。在本专利技术的一个实施例中，所述应力释放层为交替生长的多层铟镓氮子层和多层氮化镓子层的超晶格结构。在本专利技术的一个实施例中，每层所述氮化镓子层厚度为15nm-85nm，每层所述铟镓氮子层厚度为1nm-20nm。在本专利技术的一个实施例中，还包括：在所述量子阱结构与所述第二类型的氮化镓层之间形成阻挡层。在本专利技术的一个实施例中，重复n次所述形成氮化镓/铟镓氮的量子阱结构的步骤，以形成多量子阱结构，其中2≤n≤25。在本专利技术的一个实施例中，所述第一温度为800℃-900℃，所述第二温度为700℃-800℃。在本专利技术的一个实施例中，所述第一压强为300mbr-500mbr，所述第二压强为100mbr-300mbr，且所述第一压强与第二压强的差为100mbr-400mbr。在本专利技术的一个实施例中，所述阻挡层材料为铝镓氮，厚度为20nm-60nm。根据本专利技术实施例的外延片量子阱结构的制备方法，采用金属有机物化学气象沉积法（MOCVD），通过改变的载气种类及反应压力的手段，来迅速改变外延层表面温度，提高量子阱晶体质量，缩短量子阱生长时间，以达到提高设备产能的目的。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本专利技术实施例的外延片量子阱结构的制备方法的示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。如图1所示，本专利技术实施例的外延片量子阱结构的制备方法包括：S1.提供衬底。具体地，衬底为蓝宝石图形衬底，蓝宝石图形衬底是生长氮化镓基半导体的常用衬底。S2.在衬底之上形成本征氮化镓层。具体地，在还原性的氢气载气下，在衬底上形成不掺杂的氮化镓层。S3.在本征氮化镓层之上形成第一类型的氮化镓层。具体地，在还原性的氢气载气下，生长第一类型的氮化镓层为掺硅的n型氮化镓。需要说明的是，在也可以为掺镁的p型氮化镓。S4.在第一类型的氮化镓层之上形成应力释放层。具体地，在氮气载气下，交替地生长多层铟镓氮子层和多层氮化镓子层的超晶格结构，其中，每层所述氮化镓子层厚度为15nm-85nm，每层所述铟镓氮子层厚度为1nm-20nm。该应力释放层能释放前面结构带来的应力，有益于提高即将生长的量子阱结构晶体质量，从而提升外延片的内部量子效率。需要说明的是，本步骤为优选步骤而非必须的。S5.在应力释放层之上形成氮化镓/铟镓氮（GaN/InGaN）的量子阱结构，其中，氮化镓量子垒在第一温度、第一压强条件下、第一气氛中形成，铟镓氮量子阱在第二温度、第二压强下、第二气氛中形成。其中，第一温度高于第二温度，第一压强高于第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外延片量子阱结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供衬底；在所述衬底之上形成本征氮化镓层；在所述本征氮化镓层之上形成第一类型的氮化镓层；在所述第一类型的氮化镓层之上形成氮化镓/铟镓氮的量子阱结构，其中，氮化镓量子垒在第一温度、第一压强条件下、第一气氛中形成，铟镓氮量子阱在第二温度、第二压强条件下、第二气氛中形成；在所述量子阱结构之上形成第二类型的氮化镓层，其中，所述第一温度高于所述第二温度，所述第一压强高于第二压强，所述第一气氛的气体比热容低于所述第二气氛的气体比热容。

【技术特征摘要】
1.一种外延片量子阱结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供衬底；
在所述衬底之上形成本征氮化镓层；
在所述本征氮化镓层之上形成第一类型的氮化镓层；
在所述第一类型的氮化镓层之上形成氮化镓/铟镓氮的量子阱结构，其中，氮化镓
量子垒在第一温度、第一压强条件下、第一气氛中形成，铟镓氮量子阱在第二温度、
第二压强条件下、第二气氛中形成；
在所述量子阱结构之上形成第二类型的氮化镓层，
其中，所述第一温度高于所述第二温度，所述第一压强高于第二压强，所述第一
气氛的气体比热容低于所述第二气氛的气体比热容。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一气氛为氦气，所述第二气氛
为氮气。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一气氛为氦氮混合气体，所述
第二气氛为氮气。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：在所述第一类型的氮化镓层
与所述量子阱结构之间形成应力释放层。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖怀曙，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44