发光二极管外延生长方法技术

本发明专利技术提供一种发光二极管外延生长方法。该方法包括：在衬底上，从下至上依次生长缓冲层、非掺杂层、N型掺杂层、量子阱发光层和P型掺杂层，所述非掺杂层采用退火方式进行生长。本发明专利技术提供的发光二极管外延生长方法，利用退火方式交替生长非掺杂层，可以有效地改善衬底在高温下的翘曲度，提高衬底底部温度的均匀性，进而提高波长分布的均匀性和LED的质量。另外，还可以在一定程度上降低测试和分选成本。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种。该方法包括：在衬底上，从下至上依次生长缓冲层、非掺杂层、N型掺杂层、量子阱发光层和P型掺杂层，所述非掺杂层采用退火方式进行生长。本专利技术提供的，利用退火方式交替生长非掺杂层，可以有效地改善衬底在高温下的翘曲度，提高衬底底部温度的均匀性，进而提高波长分布的均匀性和LED的质量。另外，还可以在一定程度上降低测试和分选成本。【专利说明】
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种。
技术介绍
发光二极管(Light Emitting Diode,简称LED)进行金属有机化合物化学气相沉积(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition,简称 M0CVD)生长时，外延片波长的均勻性对产品质量的影响非常大。外延片波长的均匀性越好，波长的分布越小，对于生产出特定波长的LED越有利。由于外延层(例如氮化镓GaN外延层)与衬底之间存在一定的晶格失配，因此在进行MOCVD生长时外延层会产生应力，这部分应力得不到消除就会使衬底在高温下产生一定的翘曲，即衬底会发生一定的形变。发生形变的衬底各部位距离石墨盘(起热传导作用)的距离不同，随之石墨盘向衬底各部位传递的热量也不尽相同，即引起各部位温度分布偏差，这对MOCVD生长的LED波长有一定的影响。因为对波长调节起关键作用的组分铟In在量子阱(InxGal-xN)中的掺杂量对温度非常敏感，IV的温度的变化就会弓I起LED波长3-5nm的漂移，因此改善LED在外延生长时衬底的翘曲，使其底部温度分布更均匀，对于生长出高质量和高波长稳定性的LED芯片具有非常实用的价值。利用传统方法生长出来的LED，由于其衬底的翘曲度较大，因此外延片波长分布不均勻，波长标准差(Standard Deviation,简称STD) —般位于2-2.4nm之间,波长差一般为12nm左右，降低了 LED的质量。另外，在LED芯片测试分档时，因外延片的波长离散度较大，因此会增加测试和分选成本。
技术实现思路
1、需解决的技术问题:LED在进行MOCVD外延生长时衬底的翘曲过大会影响到外延片波长的均匀性，本专利技术提供一种，利用退火的方式改变衬底在进行外延生长时的翘曲，以达到改善外延片波长分布均匀性，提高LED质量，降低测试和分选成本的目的。2、技术方案:本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下:本专利技术提供了一种，包括:在衬底上，从下至上依次生长缓冲层、非掺杂层、N型掺杂层、量子阱发光层和P型掺杂层，所述非掺杂层采用退火方式进行生长。如上所述的方法中，所述衬底为蓝宝石Al2O3、硅Si或碳化硅SiC ;所述缓冲层、所述非掺杂层、所述N型掺杂层、所述量子阱发光层和所述P型掺杂层为氮化镓GaN。如上所述的方法中，所述非掺杂层采用退火方式进行生长，包括:在第一生长温度下生长第一厚度的所述非掺杂层；在第二生长温度下生长第二厚度的所述非掺杂层，所述第二生长温度低于所述第一生长温度。如上所述的方法中，所述第二生长温度和所述第一生长温度的差值在200C _300°C之间。如上所述的方法中，所述非掺杂层采用一次所述退火方式进行生长。如上所述的方法中，所述非掺杂层采用至少两次所述退火方式进行生长，且每次所述退火方式中，所述第一生长温度相同，所述第二生长温度相同。如上所述的方法中，所述非掺杂层采用至少两次所述退火方式进行生长，且每次所述退火方式中，所述第一生长温度不同，所述第二生长温度不同。3、本专利技术的优点:本专利技术的有益效果是利用退火方式交替生长非掺杂层，可以有效地改善衬底在高温下的翘曲度，提高衬底底部温度的均匀性，进而提高波长分布的均匀性和LED的质量。另外，还可以在一定程度上降低测试和分选成本。利用此方法可以使波长差从12nm减小到6nm以内，均匀性提高50%以上，波长标准差(STD)由2.0-2.4nm降低到0.8-1.2nm。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术提供的一个实施例的流程示意图；图2为进行I次退火外延生长的温度结构示意图；图3为进行5次同温退火外延生长的温度结构示意图；图4为进行3次变温退火外延生长的温度结构示意图。【具体实施方式】下面通过具体的实施例及附图，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。图1为本专利技术提供的一个实施例的流程示意图。如图1所示，该方法具体可以包括:S101，在衬底上，从下至上依次生长缓冲层、非掺杂层、N型掺杂层、量子阱发光层和P型掺杂层，非掺杂层采用退火方式进行生长。具体的，本实施例中衬底具体可以为蓝宝石Al2O3、硅Si或碳化硅SiC等，缓冲层、非掺杂层、N型掺杂层、量子阱发光层和P型掺杂层具体可以为氮化镓GaN等。可以采用现有的各种方法在衬底上生长缓冲层、N型掺杂层、量子阱发光层和P型掺杂层，而非掺杂层则采用退火方式进行生长。采用退火方式生长非掺杂层的过程中可以包括一次退火过程，具体为:SlOl I，在第一生长温度下生长第一厚度的非掺杂层；S1012，在第二生长温度下生长第二厚度的非掺杂层，第二生长温度低于第一生长温度。S1013，在第三生长温度下生长第三厚度的非掺杂层，第三生长温度高于第二生长温度;其中，第二生长温度和第一生长温度的差值可以设置在在20°C -300°C之间。第一生长温度经退火过程降低为第二生长温度。采用退火方式生长非掺杂层的过程中还可以包括至少两次退火过程，具体为:在上述步骤S1012和S1013之间，重复执行步骤SlOll和S1012。其中，在每次执行SlOll和S1012时，第一生长温度可以相同或不同，第二生长温度也可以相同或不同。在外延生长过程全部完成之后，可以测量外延片的波长，并计算波长的标准差(STD)，对外延片波长分布的均匀性的改善效果进行检验。本实施例提供的发光二级管外延生长方法,利用退火方式交替生长非掺杂层，可以有效地改善衬底在高温下的翘曲度，提高衬底底部温度的均匀性，进而提高波长分布的均匀性和LED的质量。另外，还可以在一定程度上降低测试和分选成本。利用此方法可以使波长差从12nm减小到6nm以内，均匀性提高50%以上，波长标准差(STD)由2.0-2.4nm降低到 0.8-1.2nm。下面通过三个具体实施例，分别对GaN基LED的I次退火外延生长过程、5次恒温退火外延生长过程和3次变温退火外延生长过程进行详细描述。具体实施例一:I次退火图2为进行I次退火外延生长的温度结构示意图。下面结合图2对本实施例提供的发光二级管外延生长方法进行详细说明，该方法包括:1、将蓝宝石(Patterned Sapphire Substrate,简称 PSS)衬底放入反应室中，N2:H2:NH3 的流量比例为(O: 120:0)升 / 分钟(Standard Liter per Minute,简称 SLM),反应室压力为500托Torr，将温度升高到1080°C，稳定300秒，对衬底进行高温净化。2、降低温度至550°C, N2 =H2 =NH3的流量比例为(75:150:56) SLM，反应室压力控制在500Torr，生长35nm厚度的低温GaN缓冲层21。3、将温度升高到1080°C，N2 =H2 =NH3的流量比例为(75:150:56)SLM，反应室压力控制在200Torr，生长200nm厚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管外延生长方法，其特征在于，包括：在衬底上，从下至上依次生长缓冲层、非掺杂层、N型掺杂层、量子阱发光层和P型掺杂层，所述非掺杂层采用退火方式进行生长。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：焦建军，黄小辉，李晓莹，周德保，郑远志，陈向东，康建，梁旭东，
申请(专利权)人：圆融光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：