[發明專利]一種改善晶體質量的GaN基LED外延結構的制備方法

有效

• 申請號: 201310730036.0
• 申請日: 2013-12-26
• 公開（公告）號: CN104752568B
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 向君;余小明;陳振
• 申請（專利權）人: 晶能光電(江西)有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/06;H01L33/12
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• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種改善晶體質量的GaN基LED外延結構的制備方法，在外延生長GaN基LED外延片時在高溫烘焙生長襯底時通入一段時間的TMGa源，然后繼續高溫烘焙生長襯底，在沒有增加工藝復雜性的情況下對外延生長的襯底及環境進行了改善，使得整個LED外延層的晶體質量更高，亮度更高，電性良率更好，并且有效減少霧化現象，降低生產成本。

技術領域

本發明涉及LED生產制備技術領域，尤其涉及一種改善晶體質量的GaN基LED外延結構的制備方法。

背景技術

發光二極管（LED，Light Emitting Diode）是一種半導體固體發光器件，其利用半導體PN結作為發光材料，可以直接將電轉換為光。當半導體PN結的兩端加上正向電壓后，注入PN結中的少數載流子和多數載流子發生復合，放出過剩的能量而引起光子發射，直接發出顏色為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫的光。其中，以氮化鎵（GaN）為代表的III-V族化合物半導體由于具有帶隙寬、發光效率高、電子飽和漂移速度高、化學性質穩定等特點，在高亮度藍光發光二極管、藍光激光器等光電子器件領域有著巨大的應用潛力，引起了人們的廣泛關注。

目前，以GaN 為基礎的半導體材料的外延生長主要應用有機化學金屬氣相淀積法(MOCVD) 來實現。該方法包括如下步驟：以高純的H₂ 或N₂或氫氮混合氣體作為載氣，在壓力為760~780Torr，在1000~1100℃高溫處理藍寶石襯底5~20分鐘；將溫度降至480~550℃，在藍寶石襯底上生長厚度為10~50nm的低溫緩沖氮化鎵層；升高溫度至1000~1100℃，在低溫緩沖氮化鎵層上持續生長1~2.5μm的不摻雜氮化鎵(uGaN)；保持溫度，在不摻雜氮化鎵層上持續生長2~4μm的n型摻Si的氮化鎵層；升高溫度至700℃~800℃，在n型摻Si的氮化鎵層上生長摻銦的氮化鎵阱層，升高溫度至800℃~1000℃在摻銦的氮化鎵阱層上生長不摻雜氮化鎵壘層，阱層與壘層組成一組量子阱壘，重復生長一組或多組量子阱壘，形成有源層；在完成有源層的生長后，將溫度升高到950~1050℃持續生長20~80nm的p型鋁鎵氮層；降低溫度至900~1000℃，在p型鋁鎵氮層上持續生長0.1~0.5μm的摻鎂的p型氮化鎵層；降低溫度至600~700℃，在摻鎂的p 型氮化鎵層上生長5~10nm的低溫摻鎂銦鎵氮層；降低溫度600~750℃，在氮氣氣氛下，持續時間10~30分鐘，活化p型鋁鎵氮層。

然而，這種制備LED外延片的方法成本較高，每生長完一爐外延片就需要更換一些配件，并且外延生長過程中有一定概率的霧化現象，會影響外延片的晶體質量及性能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種LED外延結構的制備方法，該方法的生產成本低，有效減少霧化現象，提高外延結構的晶體質量及性能。

為了解決本發明的技術問題，本發明提供一種改善晶體質量的GaN基LED外延結構的制備方法，該方法包括高溫烘焙（pre-bake）生長襯底，在所述生長襯底上外延生長InGaAlN多層結構，所述InGaAlN多層結構從下至上包括N型GaN層、有源層和P型GaN層，該方法還包括在高溫烘焙（pre-bake）生長襯底時通入一段時間的TMGa源，然后繼續高溫烘焙（pre-bake）生長襯底。

優選地，所述高溫烘焙的溫度為1170℃~1200℃。

優選地，所述通入TMGa源的時間為10s~50s。

優選地，所述TMGa源流量為20~30sccm。

優選地，所述通入TMGa源時的氣體環境可以是N₂和H₂氣氛的一種。

本發明的有益效果：