[發明專利]一種氮化鎵基發光二極管外延片的生長方法

有效

• 申請號: 201811063190.6
• 申請日: 2018-09-12
• 公開（公告）號: CN109440063B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 丁濤;韋春余;周飚;胡加輝;李鵬
• 申請（專利權）人: 華燦光電（蘇州）有限公司
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/22;C23C14/54;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

本發明公開了一種氮化鎵基發光二極管外延片的生長方法，屬于半導體技術領域。包括：提供至少兩種襯底，襯底上設有摻雜氧元素的氮化鋁層，至少兩種襯底上的氮化鋁層中氧元素的摻雜濃度不同；提供一石墨基座，石墨基座上設有多個口袋；在每個口袋中放置一個襯底，分布在同一個圓上的口袋中放置的襯底上的氮化鋁層中氧元素的摻雜濃度相同，分布在至少兩個同心圓上的口袋中放置的襯底上的氮化鋁層中氧元素的摻雜濃度自至少兩個同心圓的圓心沿至少兩個同心圓的徑向逐漸減少；同時在每個口袋中放置的襯底上的氮化鋁層上依次生長N型半導體層、有源層和P型半導體層，形成氮化鎵基發光二極管外延片。本發明可使得所有口袋中形成的外延片的翹曲一致。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種氮化鎵基發光二極管外延片的生長方法。

背景技術

發光二極管(英文：Light Emitting Diode，簡稱：LED)是一種可以把電能轉化成光能的半導體二極管。氮化鎵(GaN)具有良好的熱導性能，同時具有耐高溫、耐酸堿、高硬度等特性，廣泛應用于各種波段的發光二極管。

發光二極管的核心組件是芯片，芯片包括外延片和設于外延片上的電極。

氮化鎵基發光二極管外延片一般包括襯底以及依次層疊在襯底上的緩沖層、N型半導體層、有源層和P型半導體層。P型半導體層用于提供進行復合發光的空穴，N型半導體層用于提供進行復合發光的電子，有源層用于進行電子和空穴的輻射復合發光；襯底用于為外延材料提供生長表面。襯底的材料通常選擇藍寶石，N型半導體層等的材料通常選擇氮化鎵，藍寶石和氮化鎵為異質材料，晶格常數差異較大，兩者之間存在較大的晶格失配，緩沖層用于緩解襯底和N型半導體層之間的晶格失配。

目前量產氮化鎵基發光二極管外延片的主要設備是金屬有機化合物化學氣相沉淀(英文：Metal Organic Chemical Vapor Deposition，簡稱：MOCVD)系統。MOCVD系統包括源供給系統、氣體輸運系統、反應室和加熱系統、尾氣處理系統、安全保護及報警系統、手動和自動控制系統。其中，反應室由石英管和石墨基座組成。石墨基座上設有多個口袋(pocket)，多個口袋分布在以石墨基座的中心為圓心的多個同心圓上。將各個襯底分別放置在不同的口袋中，可以同時在各個襯底上依次生長緩沖層、N型半導體層、有源層和P型半導體層，形成外延片。

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：

在外延片的形成過程中會高速旋轉石墨基座，口袋中的襯底受到離心力作用而向遠離石墨基座中心的方向偏移，導致襯底的部分區域與石墨基座接觸。襯底與石墨基座接觸的區域的生長溫度會高于襯底未與石墨基座接觸的區域的生長溫度，生長溫度的不同使得外延片出現翹曲，同一個襯底的生長溫度相差越大，襯底上形成的外延片的翹曲越明顯。

由于分布在同心圓中不同圓上的口袋中的襯底與石墨基座中心之間的距離不同，因此襯底受到的離心力不同。受到的離心力越大，襯底的邊緣與石墨基座接觸區域的面積越大，襯底與石墨基座接觸區域的生長溫度和襯底與石墨基座非接觸區域的生長溫度相差會越大，襯底上形成的外延片的翹曲越明顯。所以，石墨基座上同時形成的外延片的翹曲會存在差異，極大影響了各個外延片的波長均勻性，不利于波長命中率的提高。

發明內容

本發明實施例提供了一種氮化鎵基發光二極管外延片的生長方法，能夠解決現有技術采用石墨基座同時形成的各個外延片的翹曲存在差異的問題。所述技術方案如下：

本發明實施例提供了一種氮化鎵基發光二極管外延片的生長方法，所述生長方法包括：

提供至少兩種襯底，所述襯底上設有摻雜氧元素的氮化鋁層，所述至少兩種襯底上的氮化鋁層中氧元素的摻雜濃度不同；

提供一石墨基座，所述石墨基座上設有多個口袋，所述多個口袋分布在以所述石墨基座的中心為圓心的至少兩個同心圓上；