[發(fā)明專(zhuān)利]一種氮化鎵基發(fā)光二極管外延片的生長(zhǎng)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811137764.X
• 申請(qǐng)日: 2018-09-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109545909B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁濤;周飚;胡加輝;李鵬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華燦光電（浙江）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L33/00
• 分類(lèi)號(hào): H01L33/00
• 代理公司: 北京三高永信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11138
• 代理人: 徐立

本發(fā)明公開(kāi)了一種氮化鎵基發(fā)光二極管外延片的生長(zhǎng)方法，屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域。包括：提供至少兩種設(shè)有氮化鋁層的襯底，各種襯底上的氮化鋁層的厚度不同；提供一石墨基座，石墨基座上設(shè)有多個(gè)口袋；在每個(gè)口袋中放置一個(gè)襯底，襯底上的氮化鋁層朝向口袋的開(kāi)口，分布在同一個(gè)圓上的口袋中放置的襯底上的氮化鋁層的厚度相同，分布在至少兩個(gè)同心圓上的口袋中放置的襯底上的氮化鋁層的厚度自至少兩個(gè)同心圓的圓心沿至少兩個(gè)同心圓的徑向逐漸減少；在每個(gè)口袋中放置的襯底上的氮化鋁層上依次生長(zhǎng)N型半導(dǎo)體層、有源層和P型半導(dǎo)體層，形成氮化鎵基發(fā)光二極管外延片。本發(fā)明可使得所有口袋中形成的外延片的翹曲一致。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種氮化鎵基發(fā)光二極管外延片的生長(zhǎng)方法。

背景技術(shù)

發(fā)光二極管(英文：Light Emitting Diode，簡(jiǎn)稱(chēng)：LED)是一種可以把電能轉(zhuǎn)化成光能的半導(dǎo)體二極管。氮化鎵(GaN)具有良好的熱導(dǎo)性能，同時(shí)具有耐高溫、耐酸堿、高硬度等特性，廣泛應(yīng)用于各種波段的發(fā)光二極管。發(fā)光二極管的核心組件是芯片，芯片包括外延片和設(shè)于外延片上的電極。

氮化鎵基發(fā)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(dǎo)體層、有源層和P型半導(dǎo)體層。襯底用于為外延材料提供生長(zhǎng)表面，緩沖層為外延材料的生長(zhǎng)提供成核中心，N型半導(dǎo)體層用于提供進(jìn)行復(fù)合發(fā)光的電子，P型半導(dǎo)體層用于提供進(jìn)行復(fù)合發(fā)光的空穴，有源層用于進(jìn)行電子和空穴的輻射復(fù)合發(fā)光。

目前量產(chǎn)氮化鎵基發(fā)光二極管外延片的主要設(shè)備是金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉淀(英文：Metal Organic Chemical Vapor Deposition，簡(jiǎn)稱(chēng)：MOCVD)系統(tǒng)。MOCVD系統(tǒng)包括源供給系統(tǒng)、氣體輸運(yùn)系統(tǒng)、反應(yīng)室和加熱系統(tǒng)、尾氣處理系統(tǒng)、安全保護(hù)及報(bào)警系統(tǒng)、手動(dòng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)。其中，反應(yīng)室由石英管和石墨基座組成。石墨基座上設(shè)有多個(gè)口袋(pocket)，多個(gè)口袋分布在以石墨基座的中心為圓心的多個(gè)同心圓上。將各個(gè)襯底分別放置在不同的口袋中，可以同時(shí)在各個(gè)襯底上依次生長(zhǎng)緩沖層、N型半導(dǎo)體層、有源層和P型半導(dǎo)體層，形成外延片。

在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問(wèn)題：

襯底的材料通常選擇藍(lán)寶石，N型半導(dǎo)體層、有源層和P型半導(dǎo)體層的材料通常選擇氮化鎵基材料。藍(lán)寶石和氮化鎵基材料為異質(zhì)材料，晶格常數(shù)差異較大，兩者之間存在較大的晶格失配，晶格失配產(chǎn)生的應(yīng)力和缺陷導(dǎo)致形成的外延片存在翹曲。

外延片的形成過(guò)程中會(huì)高速旋轉(zhuǎn)石墨基座，口袋中的襯底受到離心力作用而向石墨基座的邊緣偏移，導(dǎo)致襯底的邊緣與石墨基座接觸。口袋距離石墨基座的中心越遠(yuǎn)，口袋中的襯底受到的離心力越大，襯底與石墨基座的接觸面積越大。由于外延生長(zhǎng)的熱能是通過(guò)石墨基座傳遞到襯底上的，因此襯底與石墨基座的接觸面積越大，襯底的生長(zhǎng)溫度越高，襯底上形成的外延片的翹曲越明顯。所以，石墨基座上同時(shí)形成的外延片的翹曲會(huì)存在差異，極大影響了各個(gè)外延片的波長(zhǎng)均勻性，不利于波長(zhǎng)命中率的提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種氮化鎵基發(fā)光二極管外延片的生長(zhǎng)方法，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)采用石墨基座同時(shí)形成的各個(gè)外延片的翹曲存在差異的問(wèn)題。所述技術(shù)方案如下：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種氮化鎵基發(fā)光二極管外延片的生長(zhǎng)方法，所述生長(zhǎng)方法包括：

提供至少兩種設(shè)有氮化鋁層的襯底，各種所述襯底上的氮化鋁層的厚度不同；

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

在每個(gè)所述口袋中放置一個(gè)所述襯底，所述襯底上的氮化鋁層朝向所述口袋的開(kāi)口，分布在同一個(gè)圓上的口袋中放置的襯底上的氮化鋁層的厚度相同，分布在所述至少兩個(gè)同心圓上的口袋中放置的襯底上的氮化鋁層的厚度自所述至少兩個(gè)同心圓的圓心沿所述至少兩個(gè)同心圓的徑向逐漸減少；