一种发光二极管的外延片的制备方法及外延片技术

本发明专利技术公开了一种发光二极管的外延片的制备方法及外延片，属于发光二极管技术领域。本发明专利技术中的制备方法包括：在衬底上生长外延片，在外延片生长完成之后，在N2和NH3的混合气体中对所述外延片进行退火处理。退火处理过程中，NH3会抑制GaN在高温条件下的分解，并且进一步抑制p型GaN层中Mg的析出。最终达到提高p型GaN层中的空穴浓度，增加能够进入外延片的有源层与电子复合的空穴数量，最终提高发光二极管发光效率的目的。

Method for preparing epitaxial wafer of LED and epitaxial wafer

The invention discloses a preparation method and an epitaxial sheet of a light-emitting diode, belonging to the technical field of light-emitting diodes. The preparation method of the present invention includes: growing the epitaxial sheet on the substrate, annealing the epitaxial sheet in the mixed gas of N2 and NH3 after the epitaxial sheet is grown. During annealing, NH3 can inhibit the decomposition of GaN at high temperature and further inhibit the precipitation of Mg in p-type GaN layer. Finally, the hole concentration in the p-GaN layer is increased, the number of holes that can enter the active layer of the epitaxial wafer and recombine with electrons is increased, and the luminous efficiency of the light-emitting diode is improved.

【技术实现步骤摘要】
一种发光二极管的外延片的制备方法及外延片
本专利技术涉及发光二极管
，特别涉及一种发光二极管的外延片的制备方法及外延片。
技术介绍
LED(LightEmittingDiode，发光二极管)具有体积小、寿命长、功耗低等优点，目前被广泛应用于汽车信号灯、交通信号灯、显示屏以及照明设备。现有的LED的外延片主要包括衬底和依次层叠在衬底上的n型GaN层、发光层和p型GaN层。在外延片生长完成之后，通常都会对外延片进行退火处理，以激活p型GaN层中的掺杂物，提高p型GaN层中的空穴浓度。LED的外延片通常都是在N2作为保护气体的条件下进行退火，但外延片中的p型GaN层中的部分GaN会在退火的同时发生分解反应。而GaN的分解反应会导致p型GaN层中的Mg的析出，Mg的析出导致p型GaN层中的空穴浓度降低，进而降低能够进入外延片有源层中与电子复合的空穴数量，最终导致发光二极管的发光效率降低。
技术实现思路
为了提高发光二极管的发光效率，本专利技术实施例提供了一种发光二极管的外延片的制备方法及外延片。所述技术方案如下：一种发光二极管的外延片的制备方法，所述制备方法包括：提供一衬底；在所述衬底上生长发光二极管的外延片；在所述发光二极管的外延片生长完成之后，在N2和NH3的混合气体中对所述外延片进行退火处理。可选地，所述在所述发光二极管的外延片生长完成之后，在N2和NH3的混合气体中对所述外延片进行退火处理，包括：在所述发光二极管的外延片生长完成之后，持续向反应腔内通入N2和NH3的混合气体，并将所述反应腔的温度调节至退火温度，在所述退火温度下，对所述外延片进行一段时间的保温处理，通入所述反应腔内的N2与NH3的气体流量的比值为1:0.1～1:1。可选地，所述N2与所述NH3的气体流量的比值为2:1。可选地，通入所述反应腔内通入的N2的气体流量为100L/min～250L/min，通入所述反应腔内的NH3的气体流量为10L/min～250L/min。可选地，所述一段时间为1min～5min。可选地，在对所述外延片进行退火处理时，所述反应腔内的压力为100torr～500torr。可选地，所述外延片的退火温度为700℃～800℃。可选地，将所述反应腔内的温度调节至退火温度，包括：在持续向反应腔内通入N2和NH3的混合气体的过程中，将所述反应腔的温度从所述外延片的生长温度降低至所述退火温度。一种发光二极管的外延片，所述外延片采用如上所述的制备方法制造。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：在外延片生长完成之后，对外延片进行退火处理，并且在外延片的退火处理是在N2和NH3的混合气体中进行的。退火处理过程中，NH3会抑制GaN在高温条件下的分解，并且进一步抑制p型GaN层中Mg的析出，达到提高p型GaN层中的空穴浓度，增加能够进入外延片的有源层与电子复合的空穴数量，最终提高发光二极管发光效率的目的。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提供的一种发光二极管的外延片的制备方法流程图；图2是一种发光二极管的外延片的结构示意图；图3是在传统的N2环境下和在本专利技术实施例中的N2和NH3混合气体环境下，采用相同的退火条件对外延片进行退火处理并制成发光二极管芯片后的发光亮度对比示意图；图4是在传统的N2环境下和在本专利技术实施例中的N2和NH3混合气体环境下，采用相同的退火条件对外延片进行退火处理并制成发光二极管芯片后的发光强度对比示意图。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。图1是本专利技术实施例提供的一种发光二极管的外延片的制备方法流程图。如图1所示，制备方法包括：S1：提供一衬底。S2：在衬底上生长发光二极管的外延片。S3：在发光二极管的外延片生长完成之后，在N2和NH3的混合气体中对外延片进行退火处理。在外延片生长完成之后，对外延片进行退火处理。并且在外延片的退火处理是在N2和NH3的混合气体中进行的。而退火处理过程中，NH3会抑制GaN在高温条件下的分解，并且进一步抑制p型GaN层中Mg的析出。最终达到提高p型GaN层中的空穴浓度，增加能够进入外延片的有源层与电子复合的空穴数量，最终提高发光二极管发光效率的目的。可选地，步骤S1中的衬底1可为蓝宝石衬底、硅衬底或者碳化硅衬底，本专利技术对此不做限制。在本实施例中，以图2中的外延片的结构为例，对步骤S2进行说明。如图2所示，该外延片包括衬底1以及依次层叠在衬底1上的缓冲层2、非掺杂GaN层3、n型GaN层4、n型掺杂的AlGaN层5、应力释放层6、多量子阱层7、电子阻挡层8和p型GaN层9。这种外延片结构较为简单，并且n型掺杂的AlGaN层可以释放n型GaN层生长过程中产生的应力，从而可以减弱发光层中的量子阱的极化效应，提高发光效率，降低LED的工作电压。可选地，n型掺杂的AlGaN层5的厚度为50～100nm。缓冲层2的厚度可以是15～35nm。将缓冲层的厚度设置为15～35nm能够保证后续生长的外延层的质量较好。非掺杂GaN层3的厚度可以是800～1200nm。以保证后续生长的外延层的质量。n型掺杂的GaN层4的厚度为1～3微米。如图2所示，应力释放层6包括交替层叠的InGaN层61和GaN层62。交替重叠设置的InGaN层61和GaN层62这种周期性结构，能够进一步起到减小外延片内部应力的作用，从而提高发光二极管的外延片的质量。如图2所示，多量子阱层7包括交替层叠的InGaN层71和GaN层72，InGaN层71的厚度可以是2～4nm，GaN层72的厚度可以是8～10nm。如图2所示，电子阻挡层8包括交替层叠的AlGaN层81和GaN层82。采用这种结构的电子阻挡层，能够阻挡电子移动的同时，也能够作为载流子的复合区，增大了空穴与电子复合的区域。增大了发光二极管的发光效率。可选地，电子阻挡层8的总厚度可以为20～60nm。将电子阻挡层限制在此范围内能够较好地起到阻挡电子移动至p型GaN层的同时又不会过分影响到空穴移动至多量子阱层。p型掺杂的GaN层9为厚度为80～200nm。相应地，步骤S2可包括：在衬底1上生长缓冲层2；在缓冲层2上生长非掺杂GaN层3；在非掺杂GaN层3上生长n型GaN层4；在n型GaN层4上生长n型掺杂的AlGaN层5；在n型掺杂的AlGaN层5上生长应力释放层6；在应力释放层6上生长多量子阱有源层7；在多量子阱有源层7上生长电子阻挡层8；在电子阻挡层8上生长p型GaN层9。需要说明的是，在本专利技术的其他实施例中，采用图1中所述的制备方法制作的外延片也可采用其他结构，包括有n型层、有源层以及p型层的外延片结构均可使用，本专利技术对此不做限制。可选地，在本实施例中，外延结构的生长过程中以三甲基镓(TMGa)、三乙基镓(TEGa)、三甲基铝(TMAl)、三甲基铟(TMIn)和氨气(NH3)分别作为Ga、Al、In和N源，以上四种化合有良好的扩散效果，并且易分解留下所需元素。同时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光二极管的外延片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：提供一衬底；在所述衬底上生长发光二极管的外延片；在所述发光二极管的外延片生长完成之后，在N2和NH3的混合气体中对所述外延片进行退火处理。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管的外延片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：提供一衬底；在所述衬底上生长发光二极管的外延片；在所述发光二极管的外延片生长完成之后，在N2和NH3的混合气体中对所述外延片进行退火处理。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在所述发光二极管的外延片生长完成之后，在N2和NH3的混合气体中对所述外延片进行退火处理，包括：在所述发光二极管的外延片生长完成之后，持续向反应腔内通入N2和NH3的混合气体，并将所述反应腔的温度调节至退火温度，在所述退火温度下，对所述外延片进行一段时间的保温处理，通入所述反应腔内的N2与NH3的气体流量的比值为1:0.1～1:1。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述N2与所述NH3的气体流量的比值为2:1。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，通入所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春杨，胡加辉，
申请(专利权)人：华灿光电苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32