[發明專利]氮化物LED外延結構的生長方法

無效

• 申請號: 201210075711.6
• 申請日: 2012-03-21
• 公開（公告）號: CN102569567A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 梁萌;李鴻漸;姚然;李志聰;李盼盼;王兵;李璟;伊曉燕;王軍喜;王國宏;李晉閩
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 湯保平

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，特別是指一種氮化物LED外延結構的生長方法。

背景技術

發光二極管具有節能、環保、壽命長等優點，在各國政府的重視和推廣下，已經廣泛的應用于LCD背光、戶外顯示、景觀照明以及普通照明等領域，開展了人類照明史上的又一次革命。

參照圖1，是傳統的氮化物發光二極管外延結構示意圖。在一藍寶石襯底11上依次生長成核層12、非故意摻雜氮化鎵層13、N型氮化鎵層14、有源層15和P型氮化鎵層16；圖3是傳統的生長氮化物發光二極管的初期溫度曲線與反射率曲線。藍寶石襯底因為成本相對較低而成為目前氮化鎵異質外延用的主流襯底。但是，由于藍寶石和氮化鎵材料之間存在很大的晶格失配和熱失配，給氮化鎵外延層引入大量位錯和缺陷，缺陷密度高達10⁸-10¹⁰cm^-2，造成載流子泄漏路徑增多，造成了氮化物反光二極管的漏電和抗靜電等電學參數較差，限制了其進一步進入高端應用市場。

針對目前氮化物反光二極管的漏電和抗靜電等電學參數較差的問題，人們提出了很多的解決辦法，比如在材料結構中加入低摻雜的電流擴展層等。但是，效果還是不夠理想，還需進一步改善氮化物反光二極管的電性能。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種氮化物LED外延結構的生長方法，通過在非故意摻雜氮化鎵長平后引入一層氮化鎵應力控制層，改變由氮化鎵材料與襯底失配帶來的應力的分布，提高晶體質量，能很好的改善氮化物發光二極管的漏電和抗靜等電性參數。

本發明提供氮化物LED外延結構的生長方法，包括以下步驟：

步驟1：采用MOCVD技術，在MOCVD反應室里將襯底進行熱處理后，降溫；

步驟2：在襯底生長一層氮化物成核層；

步驟3：退火，使襯底表面形成成核層的結晶；

步驟4：在結晶的氮化物成核層上生長非故意摻雜氮化鎵層；

步驟5：在非故意摻雜氮化鎵上生長氮化鎵應力控制層；

步驟6：在氮化鎵應力控制層上生長依次生長N型氮化鎵層、有源層、P型氮化鎵層，得到完整LED外延結構。

附圖說明

為進一步說明本發明的具體技術內容，以下結合實施例及附圖詳細說明如后，其中：

圖1是傳統的氮化物發光二極管外延結構示意圖。

圖2是本發明實施例的氮化物發光二極管外延結構示意圖。

圖3是傳統的生長氮化物發光二極管的初期溫度曲線與反射率曲線。

圖4是本發明實施例的初期溫度曲線與反射率曲線。

具體實施方式

請參閱圖2所示，本發明提供一種氮化物LED外延結構的生長方法，包括以下步驟：

步驟1：采用MOCVD技術，在MOCVD反應室里將襯底21進行熱處理：在氫氣氣氛下，溫度維持在1100-1180℃，持續烘烤600-2000秒，然后降溫。其中采用的MOCVD技術，是利用氨氣做為氮源，氮氣或氫氣做載氣，三甲基鎵或三乙基鎵、三甲基銦和三甲基鋁分別做為鎵源、銦源和鋁源；硅烷為N型摻雜劑，二茂鎂為P型摻雜劑。其中所述襯底21的材料為藍寶石、碳化硅、硅、砷化鎵、氧化鋅或鋁酸鋰，其中所述襯底21為平面襯底或者表面上制作出規則或者不規則形狀的圖形襯底，所述襯底21為圖形襯底時，其圖形底部尺寸為0.1-10μm，圖形間距為0.1-5μm，圖形高度為0.1-5μm。

步驟2：在襯底21生長一層氮化物成核層22，其中氮化物成核層22的生長溫度為510-570℃，生長壓力為400-800mbar，當成核層厚度為20-50nm后，停止向反應室通入金屬源。

步驟3：退火，使襯底21表面形成成核層22的結晶。把溫度升高退火溫度：1020-1100℃，升溫速率為1.3-1.6℃/秒。退火時間為60-400s。

步驟4：在結晶的氮化物成核層22上生長非故意摻雜氮化鎵層23，其中非故意摻雜氮化鎵層23的生長溫度為1030-1100℃，壓力150-500mbar，V/III比700-1500，生長厚度為2-4μm。此時，非故意摻雜氮化鎵23表面已經長平，為下一步生長做好準備。