[發明專利]一種具有生長過程可調節翹曲的發光二極管外延生長方法

有效

• 申請號: 201610425301.8
• 申請日: 2016-06-16
• 公開（公告）號: CN105977352B
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 林志偉;陳凱軒;張永;卓祥景;姜偉;汪洋;童吉楚;方天足
• 申請（專利權）人: 廈門乾照光電股份有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/12;H01L33/20
• 代理公司: 廈門市新華專利商標代理有限公司35203
• 代理人: 廖吉保,唐紹烈

技術領域

本發明涉及發光二極管技術領域，尤其是指一種具有生長過程可調節翹曲的發光二極管外延生長方法。

背景技術

如圖1所示，現有技術揭示的傳統發光二極管外延結構，在襯底10上采用PVD蒸鍍一層緩沖層20，緩沖層20為AlN緩沖層，或者為GaN緩沖層，或者為AlGaN緩沖層；在緩沖層20上生長非故意摻雜層（uGaN）30；在非故意摻雜層30上生長第一型導電層（nGaN）40；在第一型導電層（nGaN）40上生長有源層（MQW）50；在有源層（MQW）50上生長第二型導電層（pGaN）60；在第二型導電層（pGaN）60生長歐姆接觸層（ITO）70。

如圖2a所示，在緩沖層上生長非故意摻雜層（uGaN）時，如果翹曲太大，會導致生長有源層（MQW）時的襯底還處于凹曲狀態；如圖2b所示，在緩沖層上生長非故意摻雜層（uGaN）時，如果翹曲適中，生長有源層（MQW）時的襯底可以處于平整狀態；如圖2c所示，在緩沖層上生長非故意摻雜層（uGaN）時，如果翹曲偏小，會導致生長有源層（MQW）時的襯底還處于凸曲狀態。

所述傳統外延結構及生長工藝通過在非故意摻雜層（uGaN）或第一型導電層（nGaN）插入一層AlGaN來調節外延片的翹曲及起到過濾位錯、電流阻擋的作用。但如果外延片生長非故意摻雜層uGaN過程凹得偏小，那么這層AlGaN會導致生長MQW時偏凸，引起整個外延片的MQW生長均勻性變差，晶體質量下降，從而引起波長的均勻性變差，發光效率下降。最終導致發光二極管的產品良率差。

由于緩沖層通常設置為一層，因此，在緩沖層上生長非故意摻雜層（uGaN）時難以翹曲適中，無法進行翹曲調整，進而使得外延生長過程中外延片的翹曲變化不穩定，導致的工藝窗口變窄；從而降低LED芯片亮度和增加制造成本。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有生長過程可調節翹曲的發光二極管外延生長方法，以解決襯底在外延生長過程由于生長不同功能的外延層時溫度變化及內應力問題導致的外延片彎曲，以及由于外延片彎曲變大而引起的外延表面異常及電性能異常問題。

為達成上述目的，本發明的解決方案為：

一種具有生長過程可調節翹曲的發光二極管外延生長方法，包括以下步驟：

一，采用MOCVD在530-570℃，500-600托，生長速率低于2μm/h，轉速低于500r/h的外延條件下在襯底上表面生長緩沖層；

二，外延生長溫度至升高至1000℃以上，100-500托，生長速率高于3 μm/h，轉速高于700r/h的條件在緩沖層上生長非故意摻雜層；

三，非故意摻雜層上生長復合調節層的各層結構，復合調節層為GaInN/GaN/AlGaN、AlGaN/GaN/GaInN中的一種，在外延片生長過程中，根據非故意摻雜層的翹曲值，調整GaInN層中In組分、厚度，以及調整AlGaN層中Al組分、厚度，使生長MQW時趨于平坦；

四，在復合調節層上生長第一型導電層；

五，外延生長溫度降低至800℃以下，壓強低于300托，轉速高于800r/h的條件在第一型導電層上生長有源層；

六，外延生長溫度升至高于900℃在有源層上依次生長電子阻擋層、第二型導電層和歐姆接觸層。

進一步，步驟三中，在外延片生長過程中，一、非故意摻雜層（uGaN）的翹曲值高于-60μm為生長MQW時偏凸，通過GaInN層中In組分提高或者厚度增加，且降低AlGaN層的Al組分及其減薄厚度，外延片的應力會變為更傾向于凹狀翹曲，生長MQW時趨于平坦；二、非故意摻雜層（uGaN）的翹曲值低于-110μm為生長MQW時偏凹狀，通過AlGaN層中Al組分提高或者厚度增加，且降低GaInN層中In組分提高及減薄厚度，外延片的應力會變為更傾向于凸狀翹曲，生長MQW時趨于平坦；三、非故意摻雜層（uGaN）的翹曲值居于-110μm至-60μm時為生長MQW時趨于平坦，GaInN、AlGaN層中In、Al組分降低且減薄厚度。

進一步，復合調節層外延生長溫度的變化趨勢：生長AlGaN材料溫度低于1000℃；生長GaN材料溫度高于1000℃；生長GaInN材料溫度低于1000℃。

進一步，復合調節層外延生長壓強的變化趨勢：生長AlGaN材料壓強低于150托；生長GaN材料壓強范圍150-300托；生長GaInN材料壓強低于150托。