一种GaN基发光二极管外延片的生长方法技术

本发明专利技术公开了一种GaN基发光二极管外延片的生长方法，属于半导体技术领域。所述生长方法包括：在衬底上依次外延生长缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、应力释放层、多量子阱层、P型电子阻挡层、P型GaN层；其中，所述应力释放层包括依次生长的第一GaN垒层、由交替层叠的InGaN层和GaN层组成的超晶格阱层、第二GaN垒层，所述第一GaN垒层生长采用的载气为纯净的N

Method for growing GaN based LED epitaxial slice

The invention discloses a method for growing an GaN based LED epitaxial wafer, belonging to the field of semiconductor technology. Including the method of growing on the substrate in the epitaxial growth of undoped buffer layer, GaN layer, N GaN layer, stress release layer, a multi quantum well layer, P type, P type electron blocking layer GaN layer; wherein, the stress release layer comprises the first barrier layer, the growth of GaN. By alternately laminating InGaN layer and GaN layer superlattice well layer, barrier layer of second GaN, the first GaN carrier gas barrier layer grown by the pure N

【技术实现步骤摘要】
一种GaN基发光二极管外延片的生长方法
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种GaN基发光二极管外延片的生长方法。
技术介绍
发光二极管(英文：LightEmittingDiode，简称：LED)是信息光电子新兴产业中极具影响力的新产品，具有体积小、颜色丰富多彩、能耗低、使用寿命长等优点，广泛应用于照明、显示屏、信号灯、背光源、玩具等领域。其中，以GaN为代表的发光二极管，成本低，外延和芯片工艺相对成熟，仍然引领着前沿和热点技术。GaN基LED外延片通常生长在蓝宝石衬底上，蓝宝石和GaN之间存在晶格失配，在底层生长过程中就已经出现各种缺陷。而且GaN基LED外延片中的InGaN量子阱和GaN量子垒之间也存在晶格失配，使得晶体质量较差，容易形成漏电通道。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本专利技术实施例提供了一种GaN基发光二极管外延片的生长方法。所述技术方案如下：本专利技术实施例提供了一种GaN基发光二极管外延片的生长方法，所述生长方法包括：在衬底上依次外延生长缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、应力释放层、多量子阱层、P型电子阻挡层、P型GaN层；其中，所述应力释放层包括依次生长的第一GaN垒层、由交替层叠的InGaN层和GaN层组成的超晶格阱层、第二GaN垒层，所述第一GaN垒层生长采用的载气为纯净的N2或者H2和N2的混合气体，所述超晶格阱层生长采用的载气为纯净的N2，所述第二GaN垒层生长采用的载气为H2和N2的混合气体。可选地，所述第一GaN垒层生长采用的H2和N2的混合气体中，H2和N2的流量比为1:4～1:10。可选地，所述第二GaN垒层生长采用的H2和N2的混合气体中，H2和N2的流量比为1:4～1:7。可选地，所述第二GaN垒层的厚度大于所述第一GaN垒层的厚度。可选地，所述第二GaN垒层的厚度为800～1600nm。可选地，所述第一GaN垒层、所述超晶格阱层、所述第二GaN垒层中均掺有Si。优选地，所述超晶格阱层中Si的掺杂浓度为所述第一GaN垒层中Si的掺杂浓度的1/10。优选地，所述第二GaN垒层中Si的掺杂浓度大于所述超晶格阱层中Si的掺杂浓度。优选地，所述第二GaN垒层中Si的掺杂浓度与所述第一GaN垒层中Si的掺杂浓度不同。可选地，所述应力释放层的生长温度为900～1050℃。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过在纯净的N2气氛下生长应力释放层中的超晶格阱层，有利于阱中In更好地渗入，为后面的应力释放打好基础；同时在纯净的N2或者H2和N2的混合气体气氛下生长第一GaN垒层，在H2和N2的混合气体气氛下生长第二GaN垒层，一方面，适量引入的H2能与一些杂质元素反应并将其携带扩散出来，使得GaN垒层在生长的过程中可以适时地缓解应力；另一方面，H2会引起台阶效应，GaN在生长的过程中受到H2择优取向的影响，增加缺陷的填补效应，提高晶体质量，制成的芯片在4000v测试条件下测得抗静电能力提升30％左右。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例一提供的一种GaN基发光二极管外延片的生长方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例一提供的外延片的结构示意图；图3是本专利技术实施例一提供的应力释放层的结构示意图；图4是本专利技术实施例二提供的FWHM数值的对比示意图；图5是本专利技术实施例三提供的FWHM数值的对比示意图；图6是本专利技术实施例四提供的Si掺杂浓度的对比示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。实施例一本专利技术实施例提供了一种GaN基发光二极管外延片的生长方法，在实施例中，采用金属有机化合物化学气相沉淀(英文：MetalorganicChemicalVaporDeposition，简称：MOCVD)技术生长外延片，采用三甲基镓或者三乙基镓作为镓源，高纯氨气(NH3)作为氮源，三甲基铟作为铟源，三甲基铝作为铝源，采用硅烷作为N型掺杂剂，采用二茂镁作为P型掺杂剂。参见图1，该生长方法包括：步骤101：在衬底上外延生长缓冲层。在本实施例中，衬底可以为蓝宝石衬底。可选地，衬底可以为尺寸大于2英寸的大尺寸衬底，如4英寸衬底。具体地，缓冲层可以为GaN层，也可以由交替层叠的GaN层和AlGaN层组成。步骤102：在缓冲层上外延生长未掺杂GaN层。具体地，未掺杂GaN层可以为单层没有掺杂的GaN层，也可以为多层没有掺杂的GaN层，各层GaN层的生长温度不同。步骤103：在未掺杂GaN层上外延生长N型GaN层。具体地，N型GaN层可以为单层掺杂Si的GaN层，也可以为多层掺杂Si的GaN层，各层GaN层中Si的掺杂浓度不同。步骤104：在N型GaN层上外延生长应力释放层。在本实施例中，应力释放层包括依次生长的第一GaN垒层、由交替层叠的InGaN层和GaN层组成的超晶格阱层、第二GaN垒层，第一GaN垒层生长采用的载气为纯净的N2或者H2和N2的混合气体，超晶格阱层生长采用的载气为纯净的N2，第二GaN垒层生长采用的载气为H2和N2的混合气体。需要说明的是，无论采用何种载气，载体的总体积是保持不变的。可选地，第一GaN垒层生长采用的H2和N2的混合气体中，H2和N2的流量比可以为1:4～1:10。可选地，第二GaN垒层生长采用的H2和N2的混合气体中，H2和N2的流量比可以为1:4～1:7。可选地，第二GaN垒层的厚度可以大于第一GaN垒层的厚度。可选地，第二GaN垒层的厚度可以为800～1600nm。可选地，第一GaN垒层、超晶格阱层、第二GaN垒层中可以均掺有Si。优选地，超晶格阱层中Si的掺杂浓度可以为第一GaN垒层中Si的掺杂浓度的1/10。优选地，第二GaN垒层中Si的掺杂浓度可以大于超晶格阱层中Si的掺杂浓度。优选地，第二GaN垒层中Si的掺杂浓度与第一GaN垒层中Si的掺杂浓度可以不同。可选地，应力释放层的生长温度可以为900～1050℃。步骤105：在应力释放层上外延生长多量子阱层。在本实施例中，多量子阱层可以由InGaN量子阱层和GaN量子垒层组成。步骤106：在多量子阱层上外延生长P型电子阻挡层。具体地，P型电子阻挡层可以为P型掺杂的AlGaN层，也可以由P型掺杂的AlGaN层和P型掺杂的GaN层交替层叠而成。步骤107：在P型电子阻挡层上生长P型GaN层。具体地，P型GaN层可以为单层掺杂Mg的GaN层，也可以为多层掺杂Mg的GaN层，各层GaN层中Mg的掺杂浓度不同。本实施例生长的外延片如图2所示，其中，1为衬底，2为缓冲层，3为未掺杂GaN层，4为N型GaN层，5为应力释放层，6为多量子阱层，7为P型电子阻挡层，8为P型GaN层。其中，应力释放层如图3所示，51为第一GaN垒层，52为超晶格阱层，53为第二GaN垒层。本专利技术实施例通过在纯净的N2气氛下生长应力释放层中的超晶格阱层，有利于阱中In更好地渗入，为后面的应力释放打好基础；同时在纯净的N2或者H2和N2的混合气体气氛本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种GaN基发光二极管外延片的生长方法，其特征在于，所述生长方法包括：在衬底上依次外延生长缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、应力释放层、多量子阱层、P型电子阻挡层、P型GaN层；其中，所述应力释放层包括依次生长的第一GaN垒层、由交替层叠的InGaN层和GaN层组成的超晶格阱层、第二GaN垒层，所述第一GaN垒层生长采用的载气为纯净的N

【技术特征摘要】
1.一种GaN基发光二极管外延片的生长方法，其特征在于，所述生长方法包括：在衬底上依次外延生长缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、应力释放层、多量子阱层、P型电子阻挡层、P型GaN层；其中，所述应力释放层包括依次生长的第一GaN垒层、由交替层叠的InGaN层和GaN层组成的超晶格阱层、第二GaN垒层，所述第一GaN垒层生长采用的载气为纯净的N2或者H2和N2的混合气体，所述超晶格阱层生长采用的载气为纯净的N2，所述第二GaN垒层生长采用的载气为H2和N2的混合气体。2.根据权利要求1所述的生长方法，其特征在于，所述第一GaN垒层生长采用的H2和N2的混合气体中，H2和N2的流量比为1:4～1:10。3.根据权利要求1或2所述的生长方法，其特征在于，所述第二GaN垒层生长采用的H2和N2的混合气体中，H2和N2的流量比为1:4～1:7。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红丽，胡加辉，
申请(专利权)人：华灿光电浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33