LED外延片制作方法技术

本申请公开了一种LED外延片制作方法，依次包括：处理衬底、生长低温GaN缓冲层、生长非掺杂GaN层、生长掺杂Si的n型GaN层、制作载流子过渡层、生长多量子阱层、生长AlGaN电子阻挡层、生长掺杂Mg的P型GaN层，降温冷却，其中制作载流子过渡层依次包括进行溅射氧化钼层、臭氧处理以及制作氮原子层的步骤。本发明专利技术通过采用新的制作方法来提升量子阱的晶体质量，从而提高LED的发光效率。高LED的发光效率。高LED的发光效率。

Manufacturing method of LED epitaxial wafer

【技术实现步骤摘要】
LED外延片制作方法


[0001]本专利技术属于半导体
，具体涉及一种LED外延片制作方法。

技术介绍

[0002]发光二极管(Light
‑
Emitting Diode，LED)是一种将电能转化为光能的半导体电子器件。当LED有电流流过时，LED中的电子与空穴在其多量子阱内复合而发出单色光。LED作为一种高效、环保、绿色新型固态照明光源，具有低电压、低能耗、体积小、重量轻、寿命长、高可靠性和色彩丰富等优点。目前国内生产LED的规模正在逐步扩大，但是LED仍然存在性能低下的问题，影响LED的节能效果。
[0003]目前现有的LED外延片方法制备的LED外延多量子阱内量子效率不高，严重阻碍了LED性能的提高，影响LED的节能效果。
[0004]综上所述，急需研发新的LED外延片制作方法，提高量子阱的晶体质量，解决现有LED多量子阱内量子效率不高的问题，从而提高LED的发光效率。

技术实现思路

[0005]本专利技术通过采用新的外延片制作方法来提升量子阱的晶体质量，从而提高LED的发光效率。
[0006]本专利技术的LED外延片制作方法，依次包括：处理衬底、生长低温GaN缓冲层、生长非掺杂GaN层、生长掺杂Si的n型GaN层、制作载流子过渡层、生长多量子阱层、生长AlGaN电子阻挡层、生长掺杂Mg的P型GaN层和降温冷却；其特征在于，其中制作载流子过渡层依次包括：溅射氧化钼层、臭氧处理、制作氮原子层，具体步骤为：
[0007]A、控制磁控溅射设备反应腔温度为250
‑
400℃，反应腔压力为5
‑
18Torr，向反应腔室通入氩气和氧气，在掺杂Si的n型GaN层上溅射厚度为12
‑
25nm的氧化钼层，溅射过程中控制设备溅射功率先从400w渐变增加至900w，再从900w渐变减少至600w；
[0008]B、将溅射有氧化钼层的外延片从磁控溅射设备反应腔取出置入等离子体设备反应腔内，向反应腔室通入150
‑
250sccm的臭氧对氧化钼膜层处理2
‑
4min，处理过程中控制温度从200℃渐变增加至600℃；
[0009]C、控制等离子体设备反应腔内温度为100
‑
300℃，功率为40
‑
120w，采用周期性中断氮气源的方式向反应腔室通入氮气，通过等离子体处理在氧化钼层上形成氮原子层，形成过程中氮气中断和通入反应腔的时间分别是4s和8s。
[0010]优选地，所述处理衬底的具体过程为：
[0011]在1000℃
‑
1100℃的温度下，通入100
‑
130L/min的H2，保持反应腔压力100
‑
300mbar，处理蓝宝石衬底5
‑
10min。
[0012]优选地，所述生长低温GaN缓冲层的具体过程为：
[0013]降温至500
‑
600℃，保持反应腔压力300
‑
600mbar，通入流量为10000
‑
20000sccm的NH3、50
‑
100sccm的TMGa及100
‑
130L/min的H2，在蓝宝石衬底上生长厚度为20
‑
40nm的低温
GaN缓冲层；
[0014]升高温度到1000
‑
1100℃，保持反应腔压力300
‑
600mbar，通入流量为30000
‑
40000sccm的NH3和100
‑
130L/min的H2，保温300
‑
500s，将低温GaN缓冲层腐蚀成不规则岛形。
[0015]优选地，所述生长非掺杂GaN层的具体过程为：
[0016]升高温度到1000
‑
1200℃，保持反应腔压力300
‑
600mbar，通入流量为30000
‑
40000sccm的NH3、200
‑
400sccm的TMGa及100
‑
130L/min的H2，持续生长2
‑
4μm的非掺杂GaN层。
[0017]优选地，所述生长掺杂Si的n型GaN层的具体过程为：
[0018]保持反应腔压力300
‑
600mbar，保持温度1000
‑
1200℃，通入流量为30000
‑
60000sccm的NH3、200
‑
400sccm的TMGa、100
‑
130L/min的H2及20
‑
50sccm的SiH4，持续生长3m
‑
4μm掺杂Si的n型GaN层，其中，Si掺杂浓度5E18
‑
5E19atoms/cm3。
[0019]优选地，所述生长AlGaN电子阻挡层的具体过程为：
[0020]在温度为900
‑
950℃，反应腔压力为200
‑
400mbar，通入50000
‑
70000sccm的NH3、30
‑
60sccm的TMGa、100
‑
130L/min的H2、100
‑
130sccm的TMAl、1000
‑
1300sccm的Cp2Mg的条件下，生长所述AlGaN电子阻挡层，所述AlGaN层的厚度为40
‑
60nm，其中，Mg掺杂的浓度为1E19
‑
1E20atoms/cm3。
[0021]优选地，所述生长掺杂Mg的P型GaN层的具体过程为：
[0022]保持反应腔压力400
‑
900mbar、温度950
‑
1000℃，通入流量为50000
‑
70000sccm的NH3、20
‑
100sccm的TMGa、100
‑
130L/min的H2及1000
‑
3000sccm的Cp2Mg，持续生长50
‑
200nm的掺杂Mg的P型GaN层，其中，Mg掺杂浓度1E19
‑
1E20atoms/cm3。
[0023]优选地，所述降温冷却的具体过程为：
[0024]降温至650
‑
680℃，保温20
‑
30min，关闭加热系统、关闭给气系统，随炉冷却。
[0025]相比于传统的生长方法，本专利技术中的LED外延片制作方法达到了如下效果：
[0026]本专利技术通过在n型GaN层和多量子阱层之间插入氧化钼层，能够引入一定的压应力可以部分抵消GaN与蓝宝石衬底之间由于热膨胀系数差异大而产生的张应力，从而在一定程度上缓解GaN外延本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LED外延片制作方法，依次包括：处理衬底、生长低温GaN缓冲层、生长非掺杂GaN层、生长掺杂Si的n型GaN层、制作载流子过渡层、生长多量子阱层、生长AlGaN电子阻挡层、生长掺杂Mg的P型GaN层和降温冷却；其特征在于，其中制作载流子过渡层依次包括：溅射氧化钼层、臭氧处理和制作氮原子层，具体步骤为：A、控制磁控溅射设备反应腔温度为250
‑
400℃，反应腔压力为5
‑
18Torr，向反应腔室通入氩气和氧气，在掺杂Si的n型GaN层上溅射厚度为12
‑
25nm的氧化钼层，溅射过程中控制设备溅射功率先从400w渐变增加至900w，再从900w渐变减少至600w；B、将溅射有氧化钼层的外延片从磁控溅射设备反应腔取出置入等离子体设备反应腔内，向反应腔室通入150
‑
250sccm的臭氧对氧化钼膜层处理2
‑
4min，处理过程中控制温度从200℃渐变增加至600℃；C、控制等离子体设备反应腔内温度为100
‑
300℃，功率为40
‑
120w，采用周期性中断氮气源的方式向反应腔室通入氮气，通过等离子体处理在氧化钼层上形成氮原子层，形成过程中氮气中断和通入反应腔的时间分别是4s和8s。2.根据权利要求1所述的LED外延片制作方法，其特征在于，在1000
‑
1100℃的温度下，通入100
‑
130L/min的H2，保持反应腔压力100
‑
300mbar，处理蓝宝石衬底5
‑
10min。3.根据权利要求2所述的LED外延片制作方法，其特征在于，所述生长低温GaN缓冲层的具体过程为：降温至500
‑
600℃，保持反应腔压力300
‑
600mbar，通入流量为10000
‑
20000sccm的NH3、50
‑
100sccm的TMGa及100
‑
130L/min的H2，在蓝宝石衬底上生长厚度为20
‑
40nm的低温GaN缓冲层；升高温度到1000
‑
1100℃，保持反应腔压力300
‑
600mbar，通入流量为30000
‑
40000sccm的NH3和100
‑
130L/min的H2，保温300
‑
500s，将低温GaN缓冲层腐蚀成不规则岛形。4.根据权利要求1所述的LED外延片制作方法，其特征在于，所述生长非掺杂GaN层的具体过程为：升高温度到1000
‑
1200℃，保持反应腔压力300
‑
600...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐平，周孝维，许孔祥，
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：