[發(fā)明專利]一種利用濺射GaN襯底的外延生長(zhǎng)的半導(dǎo)體發(fā)光二極管及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811022396.4
• 申請(qǐng)日: 2018-09-03
• 公開（公告）號(hào): CN109256443B
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫國(guó)峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 淮安澳洋順昌光電技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H01L33/00
• 分類號(hào): H01L33/00;H01L33/12;C23C14/06;C23C14/35
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用濺射GaN襯底的外延生長(zhǎng)的半導(dǎo)體發(fā)光二極管及制備方法。一種利用濺射GaN襯底的外延生長(zhǎng)的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，包括藍(lán)寶石襯底、AlN薄膜鍍層、GaN鍍層、n?GaN生長(zhǎng)層、應(yīng)力釋放層、量子阱發(fā)光層、電子阻擋層、p?GaN生長(zhǎng)層和接觸層。本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種利用濺射GaN襯底的外延生長(zhǎng)方法制備半導(dǎo)體發(fā)光二極管的方法，該方法簡(jiǎn)單且有效的解決了上述襯底晶格失配的問(wèn)題，制備出了效果良好的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，且耗時(shí)較少，能有效的提升產(chǎn)能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用濺射GaN襯底的外延生長(zhǎng)的半導(dǎo)體發(fā)光二極管及制備方法。

背景技術(shù)

氮化鎵(GaN)基半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)，以其優(yōu)良的光電性能已成為全球綠色照明的主流產(chǎn)品。其相關(guān)技術(shù)產(chǎn)業(yè)如襯底、外延、芯片及封裝燈具等技術(shù)產(chǎn)業(yè)也得到迅猛發(fā)展。其中，藍(lán)寶石(Al₂O₃)襯底因其成熟的技術(shù)水準(zhǔn)及低廉的價(jià)格，在目前的GaN基LED產(chǎn)業(yè)中占據(jù)了舉足輕重的地位。但是，由于Al₂O₃和GaN之間存在較大的晶格失配和熱失配，導(dǎo)致了藍(lán)寶石襯底外延生長(zhǎng)的GaN薄膜具有很高的穿透位錯(cuò)密度(約10⁹cm^-2)。較高的位錯(cuò)密度導(dǎo)致了非輻射復(fù)合概率的增加，和載流子泄露惡化等問(wèn)題。目前的商業(yè)化LED規(guī)模生產(chǎn)中，主要采用圖形化藍(lán)寶石襯底(PSS)，并在其表面濺射AlN薄膜來(lái)降低這種位錯(cuò)密度。盡管如此，濺射后的AlN薄膜與GaN之間仍然存在這較大的晶格失配，因此還需要在AlN薄膜上繼續(xù)生長(zhǎng)很厚的外延底層來(lái)掩蓋這種缺陷。但在目前的商業(yè)化金屬有機(jī)化合物氣相沉積(MOCVD)的生長(zhǎng)方式中，快速的生長(zhǎng)并不能完全掩蓋晶格失配帶來(lái)的缺陷，而且整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)，給工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)不利。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述制備LED生產(chǎn)過(guò)程中所面臨的技術(shù)難題，提出一種利用濺射GaN襯底的外延生長(zhǎng)方法。該方法獲得的GaN結(jié)晶質(zhì)量?jī)?yōu)于MOCVD的生長(zhǎng)方式所得，可得到優(yōu)質(zhì)的GaN結(jié)晶，且再進(jìn)行MOCVD生長(zhǎng)時(shí)節(jié)省了程序生長(zhǎng)時(shí)間。

一種利用濺射GaN襯底的外延生長(zhǎng)方法，先采用磁控濺射機(jī)臺(tái)獲得所需濺射GaN基襯底，然后用MVCVD方法，以高純NH₃作氮源，三甲基鎵(TMGa)或二乙基鎵(TEGa)作鎵源，三甲基銦作銦源(TMIn)，三甲基鋁(TMAl)作鋁源，硅烷(SiH₄)作n型摻雜劑，二茂鎂(Cp₂Mg)作p型摻雜劑，制備LED器件。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種利用濺射GaN襯底的外延生長(zhǎng)的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，包括藍(lán)寶石襯底、AlN薄膜鍍層、GaN鍍層、n-GaN生長(zhǎng)層、應(yīng)力釋放層、量子阱發(fā)光層、電子阻擋層、p-GaN生長(zhǎng)層和接觸層；

所述的AlN薄膜鍍層的厚度為20～50nm；

所述的GaN鍍層的厚度為300～500nm；

所述的n-GaN生長(zhǎng)層的厚度為1600～1800nm；

所述的應(yīng)力釋放層的厚度為60～90nm；

所述的量子阱發(fā)光層的厚度為90～200nm；

所述的電子阻擋層的厚度為15～35nm；

所述的p-GaN生長(zhǎng)層的厚度為20～40nm；

所述的接觸層的厚度為15～35nm。

利用濺射GaN襯底的外延生長(zhǎng)的半導(dǎo)體發(fā)光二極管的優(yōu)選條件：

所述的AlN薄膜鍍層的厚度為30～35nm；

所述的GaN鍍層的厚度為400～450nm；