[發明專利]發光二極管外延片的制備方法及發光二極管外延片

有效

• 申請號: 201610045557.6
• 申請日: 2016-01-25
• 公開（公告）號: CN105576090B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 姚振;從穎;陳柏松;胡加輝;魏世禎
• 申請（專利權）人: 華燦光電（蘇州）有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/12
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司11138
• 代理人: 徐立

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種發光二極管外延片的制備方法及發光二極管外延片。

背景技術

發光二極管(英文：Light Emitting Diode，縮寫：LED)作為一種高效、環保、綠色新型的固態照明光源，正在被迅速廣泛地得到應用，如交通信號燈、汽車內外燈、城市景觀照明和手機背光源等。

LED外延片是制備LED的晶片。現有的制備LED外延片的方法包括：首先，以較低的溫度(例如500℃～600℃)在襯底上生長一GaN層作為低溫緩沖層。其次，將溫度快速升高，以較高的溫度(例如1060℃～1100℃)在低溫緩沖層上生長一GaN層作為高溫緩沖層。然后，在高溫緩沖層上依次生長N型層、有源層和P型層，得到LED外延片。

在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題：在生長完低溫緩沖層后，需要快速升溫到高溫生長高溫緩沖層。當快速升溫時，襯底上所形成的熱應力不能及時得到釋放，襯底將發生翹曲。翹曲太大對LED的各項性能都有負影響，比如波長均勻性會變差，抗靜電能力會下降，光電性能也會變差。

發明內容

為了緩解翹曲，本發明實施例提供了一種發光二極管外延片的制備方法及發光二極管外延片。所述技術方案如下：

一方面，提供了一種發光二極管外延片的制備方法，所述方法包括：

提供襯底；

在所述襯底上生長一GaN層作為低溫緩沖層；所述低溫緩沖層的生長溫度為530～560℃；

在所述低溫緩沖層上生長又一GaN層作為高溫緩沖層；所述高溫緩沖層包括依次層疊在所述低溫緩沖層上的第一高溫緩沖子層和第二高溫緩沖子層；所述第一高溫緩沖子層的生長溫度高于所述第二高溫緩沖子層的生長溫度，所述第一高溫緩沖子層的生長溫度為1060～1090℃，所述第二高溫緩沖子層的生長溫度為1030～1060℃；且所述第一高溫緩沖子層的生長速率慢于所述第二高溫緩沖子層的生長速率；

在所述高溫緩沖層上依次生長N型層、有源層、電子阻擋層和P型層，得到發光二極管外延片，所述第二高溫緩沖子層的生長速率是所述第一高溫緩沖子層的生長速率的1.5～3倍。

若第二高溫緩沖子層的生長速率小于第一高溫緩沖子層的生長速率的1.5倍，就會由于此層溫度較低又長得慢而影響晶體質量。若第二高溫緩沖子層的生長速率大于第一高溫緩沖子層的生長速率的3倍，就會因為長得太快產生較多的缺陷而影響晶體質量。

可選的，所述第一高溫緩沖子層的生長壓力高于所述第二高溫緩沖子層的生長壓力，所述第一高溫緩沖子層的生長壓力為200～350Torr，所述第二高溫緩沖子層的生長壓力為100～200Torr。

通過第一高溫緩沖子層的生長壓力高于第二高溫緩沖子層的生長壓力，那么，先生長的第一高溫緩沖的生長壓力相對較高，可以進一步提高外延片的晶體質量。具體地，生長壓力較高時，將利于GaN進行三維生長，使GaN島的尺寸增加，而島密度降低，島的合并延遲，因此會降低線缺陷的密度，提高GaN外延的晶體質量。后生長的第二高溫緩沖子層的生長壓力相對較低，那么，在生長完第一高溫緩沖子層之后，需降壓生長第二高溫緩沖子層。降壓生長會利于GaN二維生長，并開始進行穩定的周期性振蕩生長GaN晶格；同時，降壓是通過快速抽取反應腔室內填充的氣體實現，當氣體從反應腔里面被快速抽走時，外延片相對要承受氣體被快速抽走所帶來的壓力，該壓力能將外延片壓平，因此可以進一步緩解外延片翹曲變化過大。

可選的，所述第一高溫緩沖子層的厚度為1～1.5微米；所述第二高溫緩沖子層的厚度為0.2～0.5微米。

若第一高溫緩沖子層的厚度小于1μm，會由于厚度偏薄而影響合并、填平效果。若第一高溫緩沖子層的厚度大于1.5μm，也會由于厚度較厚增大翹曲，也會增加總生長時間，成本增加。若第二高溫緩沖子層的厚度小于0.2μm，會由于厚度太薄而起不到釋放應力從而緩解翹曲變化過大的效果。若第二高溫緩沖子層的厚度大于0.5μm，會由于此層溫度偏低又長得很厚而影響晶體質量。

可選的，所述高溫緩沖層還包括層疊在所述第二高溫緩沖子層上的第三高溫緩沖子層；所述第三高溫緩沖子層的生長溫度高于所述第一高溫緩沖子層的生長溫度，所述第三高溫緩沖子層的生長壓力與所述第一高溫緩沖子層的生長壓力相同，所述第三高溫緩沖子層的生長速率與所述第一高溫緩沖子層的生長速率相同。