一种发光二极体外延结构的制造方法及其应用技术

本发明专利技术提出一种发光二极体外延结构的制造方法及其应用，包括衬底，在衬底上生长的N型半导体层，在N型半导体层上生长的多量子阱发光层，在多量子阱发光层上生长的P型半导体层，在衬底和N型半导体层之间还存在3D岛状层和2D二维层，多量子阱发光层包括多量子阱发光层的缓冲层，多量子阱发光层的阱层，多量子阱发光层的垒层；本发明专利技术所述多量子阱发光层的缓冲层的生长过程采用脉冲模式交替生长，该生长方式可以调整改善多量子阱发光层中的阱垒界面状态，降低器件缺陷密度，从而提高器件的性能。本发明专利技术还提出一种将发光二极体外延结构应用到微型发光二极管装置的制造方法中。

【技术实现步骤摘要】
一种发光二极体外延结构的制造方法及其应用
本专利技术涉及半导体器件
，特别涉及一种发光二极体外延结构的制造方法及其应用。
技术介绍
随着发光二极管技术的快速发展，发光二极管在各个领域中的应用越来越广泛，目前，发光二极管尚存在发光效率较低，难以满足市场对发光二极管的发光效率越来越高要求的问题。微型发光二极管被誉为是下一世代最重要的显示技术之一，由于微型发光二极管的性能优良，可应用在穿戴式的手表、手机、车用显示器、扩增实境/虚拟实境、显示屏及电视等领域。微型发光二极管技术，即发光二极管微缩化和矩阵化技术，简单来说，就是将发光二极管背光源进行薄膜化、微小化、阵列化，可以让微型发光二极管的单元小于50微米，与有机发光二极管一样能够实现每个像素单独定址，单独驱动发光(自发光)。目前微型发光二极管面临设备、材料、面板与品牌厂商的技术瓶颈，特别在上游发光二极管外延生长过程中，如何生长具有低缺陷密度外延结构是微型发光二极管急需解决的问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种发光二极体外延结构的制造方法，通过该方法可以生长出具有低缺陷密度外延结构，有效改善发光二极体器件的性能。为实现上述目的，本专利技术提出如下方案：一种发光二极体外延结构的制造方法，所述外延结构的制造方法包括以下内容：提供衬底；在所述衬底上生长N型半导体层；在所述N型半导体层上生长多量子阱发光层；在所述多量子阱发光层上生长P型半导体层；所述多量子阱发光层包括多量子阱发光层的缓冲层，多量子阱发光层的阱层，多量子阱发光层的垒层，所述多量子阱发光层的阱层生长在所述多量子阱发光层的缓冲层上，所述多量子阱发光层的垒层生长在所述所述多量子阱发光层的阱层上。所述衬底包括氮化铝衬底，硅衬底或碳化硅衬底；所述衬底和所述N型半导体层之间还生长3D岛状层和2D二维层，所述3D岛状层生长在所述衬底上，所述2D二维层生长在所述3D岛状层上，所述N型半导体层生长在所述2D二维层上；其中：当生长所述3D岛状层时，通入三乙基镓后，需要将生长温度调整在950-1200℃之间，生长压力调整在100-500torr之间，所述3D岛状层生长结束后，将生长温度调整至950-1200℃之间，生长压力调整在100-600torr之间，所述2D二维层开始在所述3D岛状层上生长；当生长所述N型半导体层时，需要将生长温度调整在1000-1200℃之间，生长压力调整在100-600torr之间；当生长所述多量子阱发光层的缓冲层时，需要将三乙基镓和生长气氛中的氢气的通入量以脉冲模式通入，所述三乙基镓的流量与不同氢气占比的生长气氛进行脉冲交替生长，所述三乙基镓和所述生长气氛中的氢气的通入量可以调整，所述多量子阱发光层的缓冲层按照脉冲模式生长；在生长所述多量子阱发光层的缓冲层时，还需要将生长温度调整在750-950℃之间，生长压力调整在100-500torr之间，操作转速调整在500-1200之间，所述生长气氛中的氢气在氮气/氢气/氨气总气量中的占比在0.1-50％之间，气体分配在合理气流模型下互相配比；当生长所述多量子阱发光层的垒层时，需要通入三乙基镓和生长气氛中的氢气，所述生长气氛中的氢气在氮气/氢气/氨气总气量中的占比大于5％，气体分配在合理气流模型下互相配比，还需要将生长温度调整在750-950℃之间，生长压力调整在100-500torr之间，操作转速调整在500-1200之间；当生长p型半导体层时，需要将生长温度调整在620-1200℃之间，生长压力调整在100-600Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比控制在200-6000之间，所述p型半导体层生长厚度控制在10-100nm之间；当生长所述多量子阱发光层时，所述多量子阱发光层的阱层和所述多量子阱发光层的垒层依序周期生长；当外延结构生长结束后，外延结构经过清洗，沉积，光刻和刻蚀等后续加工工艺制成单颗芯片；于本专利技术的一实施方式中，在生长所述多量子阱发光层时，使用高纯氢气或氮气作为载气，以三甲基镓、三乙基镓、三甲基铝、三甲基铟和氨气分别作为镓、铝、铟和氮源，使用硅烷和二茂镁分别作为N型及P型掺杂。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术还提供一种上述发光二极体外延结构制造方法的用途，所述发光二极体外延结构制造方法应用到微型发光二极管装置的制造中。一种微型发光二极管装置的制造方法，包括，提供发光二极体的外延结构；分割所述发光二极体的外延结构，以形成多个微型发光二极管的芯片；所述微型发光二极管的芯片转移到一基板上；其中，当提供所述发光二极体的外延结构时，发光二极体外延结构的制造方法，包括：提供衬底；在所述衬底上生长N型半导体层；在所述N型半导体层上生长多量子阱发光层；在所述多量子阱发光层上生长P型半导体层；所述多量子阱发光层包括多量子阱发光层的缓冲层，多量子阱发光层的阱层，多量子阱发光层的垒层；其中，当生长所述多量子阱发光层的缓冲层时，三乙基镓和生长气氛中的氢气的通入量以脉冲模式通入，即所述三乙基镓的流量与不同氢气占比的生长气氛进行脉冲交替生长；所述生长气氛中的氢气在氮气/氢气/氨气总气量中的占比在0.1-50％之间，生长时的操作压力在100-500torr之间；且生长所述多量子阱发光层的垒层时，氢气在氮气/氢气/氨气总气量中的占比大于5％。本专利技术提供的一种发光二极体外延结构的制造方法及其应用，在生长多量子阱发光层的缓冲层时，生长气氛中的氢气按照脉冲模式通入，多量子阱发光层的缓冲层按照脉冲模式生长，可以减少断裂的价键，杂质及缺陷等，能够获得平整，清晰度高的界面，减少界面缺陷或陷阱，或者说对界面有一定的修复作用，能够改善多量子阱发光层中阱垒界面状态，从而提高器件性能，因此可将所述发光二极体外延结构的制造方法应用于微型发光二极管装置的制造方法中。附图说明图1为本专利技术实施例中提到的外延结构的示意图。图2为多量子阱发光层的结构示意图。图3为本专利技术的外延结构的制备方法流程图。图4为实施例中微型发光二极管装置的示意图。图5为本实施例中微型发光二极管装置制造方法的流程图。元件标号说明1氮化铝镀膜衬底23D岛状层32D二维层4N型半导体层5多量子阱发光层6N型半导体层7基板8微型发光二极管的芯片51多量子阱发光层的缓冲层52多量子阱发光层的阱层53多量子阱发光层的垒层S1-S6步骤S101-S301步骤具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本专利技术提供了一种发光二极体外延结构的制造方法，所述外延结构的制造方法包括如下步骤，请参阅图1-3：S1：提供一个衬底1；S2：在所述衬底1上生长3D岛状层2；S3：在所述3D岛状本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光二极体外延结构的制造方法，其特征在于，包括：提供衬底；在所述衬底上生长N型半导体层；在所述N型半导体层上生长多量子阱发光层；在所述多量子阱发光层上生长P型半导体层；所述多量子阱发光层包括多量子阱发光层的缓冲层，多量子阱发光层的阱层，多量子阱发光层的垒层；其中，当生长所述多量子阱发光层的缓冲层时，三乙基镓和生长气氛中的氢气的通入量以脉冲模式通入，即所述三乙基镓的流量与不同氢气占比的生长气氛进行脉冲交替生长，所述生长气氛中的氢气与氮气/氢气/氨气总气量的占比在0.1‑50％之间，生长时的操作压力在100‑500torr之间；且生长所述多量子阱发光层的垒层时，氢气在氮气/氢气/氨气总气量中的占比大于5％。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极体外延结构的制造方法，其特征在于，包括：提供衬底；在所述衬底上生长N型半导体层；在所述N型半导体层上生长多量子阱发光层；在所述多量子阱发光层上生长P型半导体层；所述多量子阱发光层包括多量子阱发光层的缓冲层，多量子阱发光层的阱层，多量子阱发光层的垒层；其中，当生长所述多量子阱发光层的缓冲层时，三乙基镓和生长气氛中的氢气的通入量以脉冲模式通入，即所述三乙基镓的流量与不同氢气占比的生长气氛进行脉冲交替生长，所述生长气氛中的氢气与氮气/氢气/氨气总气量的占比在0.1-50％之间，生长时的操作压力在100-500torr之间；且生长所述多量子阱发光层的垒层时，氢气在氮气/氢气/氨气总气量中的占比大于5％。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：在所述衬底和所述N型半导体层之间还生长3D岛状层和2D二维层。3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于：所述3D岛状层生长在所述衬底上，所述2D二维层生长在所述3D岛状层上，所述N型半导体层生长在所述2D二维层上。4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于：当生长所述3D岛状层时，通入三乙基镓后，需要将生长温度调整在950-1200℃之间，生长压力在100-500torr之间，当生长所述2D二维层时，需要将生长温度调整在950-1200℃之间，压力调整在100-600torr之间。5.根据权利要求3所述的生长方法，其特征在于：当生长N型半导体层时，需要将生长温度调整在950-1200℃，生长压力调整在100-600torr...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭丽彬，周长健，程斌，唐军，吴文超，
申请(专利权)人：合肥彩虹蓝光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34