The present application discloses a method for the growth of LED epitaxy wafers. The method includes treating sapphire substrates with AlN thin films on which the first gradient AlGaN layer, the second gradient AlGaN layer and the third gradient AlGaN layer are grown sequentially, low temperature buffer layer is grown, non-doped GaN layer is grown, Si-doped N-type GaN layer is grown, and active layer MQW is periodically grown. Long P-type AlGaN layer, growth of Mg-doped P-type GaN layer, cooling. The first gradient AlGaN layer, the second gradient AlGaN layer and the third gradient AlGaN layer are grown sequentially, which reduces the dislocation density, reduces the warpage of the epitaxy, and improves the qualified rate, LED luminescence efficiency and antistatic ability of the epitaxy. By annealing the gradient AlGaN layer, the surface of the whole epitaxy layer is smoother, with fewer hexagonal defects and concave pits, and the overall appearance is better.
【技术实现步骤摘要】
LED外延片生长方法
本专利技术涉及LED外延片生长
，具体地说，涉及一种LED外延片生长方法。
技术介绍
目前普遍采用的GaN生长方法是在蓝宝石衬底上进行图形化。蓝宝石晶体是第三代半导体材料GaN外延层生长最好的衬底材料之一，其单晶制备工艺成熟。GaN为蓝光LED制作基材。其中GaN外延层的衬底材料SiC，其与GaN晶格失配度小，只有3.4％，但其热膨胀系数与GaN差别较大，易导致GaN外延层断裂，并且制造成本高，为蓝宝石的10倍；衬底材料Si成本低，与GaN晶格失配度大，达到17％，生长GaN比较难，与蓝宝石比较发光效率太低；衬底材料蓝宝石晶体结构相同(六方对称的纤锌矿晶体结构)，与GaN晶格失配度大13％，易导致GaN外延层高位错密度，为此，在蓝宝石衬底上加入AlN或低温GaN外延层或SiO2层等，可降低GaN外延层位错密度。蓝宝石与GaN间存在较大的晶格失配(13-16％)和热失配，使得GaN外延层中的失配位错密度较高(～1010cm-2)，影响GaN外延层质量，从而影响器件质量(发光效率、漏电极、寿命等)。传统的做法是采用低温缓冲层，通过调整蓝宝石衬底的氮化、低温缓冲层的生长温度、缓冲层的厚度等，来提高GaN外延层的晶体质量。但是，由于低温缓冲层还是属于异质外延，其提升的晶体质量有限。另外，由于各外延薄膜层之间存在较大的晶格失配，使得外延晶体薄膜在生长过程中一直受到应力的作用，导致外延片发生弯曲、翘曲。传统低温缓冲层方法在大尺寸蓝宝石衬底上进行外延晶体生长时，外延片翘曲大，导致后续芯片制作过程中研磨破片率高，产品良率低下。
技术实现思路
有鉴于...
【技术保护点】
1.一种LED外延片生长方法，其特征在于，包括步骤：处理表面具有AlN薄膜的蓝宝石衬底；在所述蓝宝石衬底上顺次生长第一渐变AlGaN层、生长第二渐变AlGaN层、以及生长第三渐变AlGaN层，其中，所述生长第一渐变AlGaN层包括：控制400‑600mbar的反应腔压力，向反应腔通入流量为60‑70L/min的NH3、90‑95L/min的N2，100‑110sccm的TMGa、230‑250sccm的TMAl源，生长过程中以每秒钟降低0.1℃将生长温度从550℃渐变降低至500℃，在所述蓝宝石衬底上生长厚度D1为8‑10nm的第一渐变AlGaN层,其中Al的摩尔组分为10‑12％；所述生长第二渐变AlGaN层包括：将生长温度升高至700℃，保持反应腔压力和气体通入流量不变，生长过程中以每秒钟升高0.2℃将生长温度从700℃渐变增加至800℃，在所述第一渐变AlGaN层上生长厚度D2为8‑10nm的第二渐变AlGaN层,其中Al的摩尔组分为10‑12％，D2＝D1；所述生长第三渐变AlGaN层包括：将反应腔压力提高至850‑900mbar，生长温度从800℃降低至480℃，保持气体通入...
【技术特征摘要】
1.一种LED外延片生长方法，其特征在于，包括步骤：处理表面具有AlN薄膜的蓝宝石衬底；在所述蓝宝石衬底上顺次生长第一渐变AlGaN层、生长第二渐变AlGaN层、以及生长第三渐变AlGaN层，其中，所述生长第一渐变AlGaN层包括：控制400-600mbar的反应腔压力，向反应腔通入流量为60-70L/min的NH3、90-95L/min的N2，100-110sccm的TMGa、230-250sccm的TMAl源，生长过程中以每秒钟降低0.1℃将生长温度从550℃渐变降低至500℃，在所述蓝宝石衬底上生长厚度D1为8-10nm的第一渐变AlGaN层,其中Al的摩尔组分为10-12％；所述生长第二渐变AlGaN层包括：将生长温度升高至700℃，保持反应腔压力和气体通入流量不变，生长过程中以每秒钟升高0.2℃将生长温度从700℃渐变增加至800℃，在所述第一渐变AlGaN层上生长厚度D2为8-10nm的第二渐变AlGaN层,其中Al的摩尔组分为10-12％，D2＝D1；所述生长第三渐变AlGaN层包括：将反应腔压力提高至850-900mbar，生长温度从800℃降低至480℃，保持气体通入流量不变，生长过程中维持反应腔压力为850-900mbar，生长温度保持480℃不变，在所述第二渐变AlGaN层上生长厚度D3为8-10nm的第三渐变AlGaN层,其中Al的摩尔组分为10-12％，D3＝D2；保持反应腔压力在850-900mbar之间，控制N2流量为150-160L/min，控制反应室温度在680-720℃之间，对所述第一渐变AlGaN层、第二渐变AlGaN层以及第三渐变AlGaN层进行20s的退火处理；生长低温缓冲层；生长不掺杂GaN层；生长掺杂Si的N型GaN层；周期性生长有源层MQW；生长P型AlGaN层；生长掺杂Mg的P型GaN层；以及降温冷却。2.根据权利要求1所述的LED外延片生长方法，其特征在于，在1000-1200℃，反应腔压力维持在100-150mbar的氢气气氛下高温处理表面有AlN薄膜的蓝宝石衬底5-10分钟。3.根据权利要求1所述的LED外延片生长方法，其特征在于，所述生长低温缓冲层，进一步为，降温至550-650℃下，反应腔压力维持在400-600mbar，通入流量为10000-20000sccmNH3、50-100sccm的TMGa、100-130L/min的H2、在所述第三渐变AlGaN层上生长厚度为20-50nm的低温缓冲层。4.根据权利要求1所述的LED外延片生长方法，其特征在于，所述生长不掺杂GaN层，进一步为，升高温度到1000-1200℃，反应腔压力维持在150-300mbar，通入流量为30000-40000sccm的NH3、200-400sccm的TMGa、10...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐平，吴奇峰，
申请(专利权)人：湘能华磊光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43
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