氮化物发光二极管的外延片及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氮化物发光二极管外延片的制备方法，包括：S1、在衬底上生长n型GaN层；S2、在n型GaN层上生长氮化物超晶格层；S3、在氮化物超晶格层上生长GaN后垒层；S4、在GaN后垒层上生长氮化物量子阱发光层，包括周期性循环生长的InGaN量子阱层和GaN量子垒层，包括；S41、在GaN后垒层上生长InGaN量子阱层；包括：S411、在GaN后垒层生长第一InGaN量子阱层；S412、在第一InGaN量子阱层生长第二InGaN量子阱层；S413、中断InGaN量子阱层生长；S414、多次重复步骤S412和S413；S42、在InGaN量子阱层上生长GaN量子垒层；S43、多次重复步骤S41和S42，得到氮化物量子阱发光层；S5、在氮化物量子阱发光层上生长p型氮化物层。本发明专利技术提高了外延片波长均匀性和发光效率，并呈现较佳的ESD和漏电特性。漏电特性。漏电特性。

【技术实现步骤摘要】
氮化物发光二极管的外延片及制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种氮化物发光二极管的外延片及制备方法。

技术介绍

[0002]Micro
‑
LED显示具有自发光、高效率、低功耗、高集成度、高稳定性等诸多优点，且体积小、灵活性高、易于拆解与合并，能够应用于现有从小尺寸到大尺寸的任何显示应用场合中。现代社会已经进入信息化并向智能化方向发展，显示是实现信息交换和智能化的关键环节，在目前众多显示技术中，Micro
‑
LED显示技术被认为是具有颠覆性的下一代显示技术。
[0003]现有研究表明，Micro
‑
LED器件随着尺寸减小，量子效率产生显著衰减，且峰值效率向高电流密度方向移动，Micro
‑
LED基于不同的转移技术，单片波长要求控制在甚至
±
1nm，如何提升LED的发光效率和波长一致性也是外延垒晶与芯片技术难题。LED的发光效率很大程度和外延层的材料特性相关，所以制作优良的发光层成为提高LED光效的关键，在外延生长过程中InGaN量子阱层中的In组分随着厚度的增加In原子的并入效率增加，所以随着InGaN量子阱层远离衬底的生长方向上In组分明显高于靠近衬底的InGaN量子阱层，尤其是绿光、黄光及红光等长波LED外延生长中In组分差异更大，严重影响LED外延片均匀性和光电性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供一种极大改善高电流密度下外延片的抗静电释放(ESD)性能、提高发光效率的氮化物发光二极管外延片的制备方法。
[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种氮化物发光二极管外延片的制备方法，所述氮化物发光二极管外延片的制备方法包括以下步骤：
[0006]S1、在衬底上生长n型GaN层；
[0007]S2、在所述n型GaN层上生长氮化物超晶格层；
[0008]S3、在所述氮化物超晶格层上生长GaN后垒层；
[0009]S4、在所述GaN后垒层上生长氮化物量子阱发光层，包括周期性循环生长的InGaN量子阱层和GaN量子垒层，包括；
[0010]S41、在所述GaN后垒层上生长InGaN量子阱层；其中，所述InGaN量子阱层包括第一InGaN量子阱层和第二InGaN量子阱层；步骤包括：
[0011]S411、在所述GaN后垒层生长第一InGaN量子阱层；
[0012]S412、在所述第一InGaN量子阱层生长第二InGaN量子阱层；
[0013]S413、中断第二InGaN量子阱层生长；
[0014]S414、多次重复步骤S412和S413，形成第二InGaN量子阱层；
[0015]S42、在所述InGaN量子阱层上生长GaN量子垒层；
[0016]S43、多次重复步骤S41和S42，得到氮化物量子阱发光层；
[0017]S5、在所述氮化物量子阱发光层上生长p型氮化物层。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，步骤S3中，在所述氮化物超晶格层上生长GaN后垒层，包括：
[0019]S31、在所述氮化物超晶格层上生长第一n型氮化物后垒层；
[0020]S32、在所述第一n型氮化物后垒层生长第二氮化物后垒层；包括：
[0021]S321、在所述第一n型氮化物后垒层生长第一n型氮化物后垒子层；
[0022]S322、在所述第一n型氮化物后垒子层上生长第二非掺杂氮化物后垒中间层；
[0023]S323、在所述第二非掺杂氮化物后垒中间层上生长第二p型氮化物后垒子层；
[0024]S324、多次重复步骤S321
‑
S323；
[0025]S33、在所述第二氮化物后垒层上生长第三非掺杂氮化物后垒层。
[0026]作为本专利技术的进一步改进，所述第一n型氮化物后垒层和第一n型氮化物后垒子层掺杂Si，所述第二p型氮化物后垒子层掺杂Mg。
[0027]作为本专利技术的进一步改进，所述InGaN量子阱层厚度为1
‑
3nm，所述第一InGaN量子阱层的厚度为0.5
‑
1nm；所述第二InGaN量子阱层的厚度为0.5
‑
2nm。
[0028]作为本专利技术的进一步改进，所述氮化物超晶格层包括周期性循环2
‑
6次生长的1
‑
3nm的InGaN超晶格阱层和2
‑
4nm的GaN超晶格垒层。
[0029]作为本专利技术的进一步改进，步骤S412中的生长时间与步骤S413中的中断时间比为9:1
‑
1:1。
[0030]作为本专利技术的进一步改进，步骤S413中的中断时间为1
‑
5s。
[0031]作为本专利技术的进一步改进，步骤S413的生长气氛为N2和H2，在步骤S414每个循环周期中，N2:H2摩尔流量比线性增加。
[0032]作为本专利技术的进一步改进，步骤S411和S412的生长气氛为N2。
[0033]本专利技术还提供了一种Micro
‑
LED外延片，其采用上述任一所述的氮化物发光二极管外延片的制备方法制备得到。
[0034]本专利技术的有益效果：
[0035]本专利技术的氮化物发光二极管外延片的制备方法通过氮化物量子阱层分段生长，并在每个循环周期的氮化物量子阱层后半段生长中周期性循环中断，以降低In的并入，在中断过程中，In充分迁移使得氮化物量子阱层内的原子重新分布，而多余的In原子从氮化物量子阱层表面解析，降低了后半段氮化物量子阱层In的并入，使得整个氮化物量子阱层In组分均匀分布，提高了氮化物量子阱层晶体质量，克服InGaN量子阱层中的In组分随着厚度的增加In原子的并入效率增加In组分的不均匀性的问题。
[0036]此外，本专利技术在生长第二氮化物后垒层时，利用氮化物后垒层Mg原子的引入提高氮化物后势垒层的晶格常数，更加匹配氮化物量子阱发光层的晶格，为氮化物量子阱发光层生长提供基础，提高氮化物量子阱发光层组分均匀性，提高外延片波长均匀性，提高了外延片发光效率。
[0037]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
[0038]图1是本专利技术实施例一中Micro
‑
LED外延片的结构图；
[0039]图2是本专利技术实施例二中GaN后垒层的结构图。
[0040]标记说明：1、衬底；2、n型GaN层；3、氮化物超晶格层；31、InGaN超晶格阱层；32、GaN超晶格垒层；4、GaN后垒层；41、第一n型氮化物后垒层；42、第二氮化物后垒层；421、第一n型氮化物后垒子层；422、第二非掺杂氮化物后垒中间层；423、第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.氮化物发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在衬底上生长n型GaN层；S2、在所述n型GaN层上生长氮化物超晶格层；S3、在所述氮化物超晶格层上生长GaN后垒层；S4、在所述GaN后垒层上生长氮化物量子阱发光层，包括周期性循环生长的InGaN量子阱层和GaN量子垒层，包括；S41、在所述GaN后垒层上生长InGaN量子阱层；其中，所述InGaN量子阱层包括第一InGaN量子阱层和第二InGaN量子阱层；步骤包括：S411、在所述GaN后垒层生长第一InGaN量子阱层；S412、在所述第一InGaN量子阱层上生长第二InGaN量子阱子层；S413、中断第二InGaN量子阱层生长；S414、多次重复步骤S412和S413，形成第二InGaN量子阱层；S42、在所述InGaN量子阱层上生长GaN量子垒层；S43、多次重复步骤S41和S42，得到氮化物量子阱发光层；S5、在所述氮化物量子阱发光层上生长p型氮化物层。2.如权利要求1所述的氮化物发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，步骤S3，在所述氮化物超晶格层上生长GaN后垒层，包括：S31、在所述氮化物超晶格层上生长第一n型氮化物后垒层；S32、在所述第一n型氮化物后垒层生长第二氮化物后垒层；包括：S321、在所述第一n型氮化物后垒层生长第一n型氮化物后垒子层；S322、在所述第一n型氮化物后垒子层上生长第二非掺杂氮化物后垒中间层；S323、在所述第二非掺杂氮化物后垒中间层上生长第二p型氮化物后垒子层；S324、多次重复步骤S321
‑
S323；S33、在所述第二氮化物后垒层上生长第三非掺杂氮化物后垒层。3.如权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫其昂，王国斌，
申请(专利权)人：江苏第三代半导体研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：