一种氮化镓基发光二极管制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氮化镓基发光二极管制备方法，包括以下步骤：将衬底进行升温氢化处理；将经过升温氢化处理的衬底进行降温氮化处理；在经过降温氮化处理的衬底表面上沉积氮化镓层；在氮化镓层上沉积第一接触层；在第一接触层沉积发光层；在发光层沉积第二接触层。本发明专利技术通过在经过降温氮化处理的衬底表面上连续沉积低温氮化镓层和高温氮化镓层，避免了在高温退火时在低温氮化镓层上造成的退火不均致使表面形貌差，同时连续沉积有利于缩短制备周期，降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种氮化镓基发光二极管制备方法
本专利技术涉及半导体领域，特别涉及一种氮化镓基发光二极管制备方法。
技术介绍
预计基于氮化镓基(GaN)的发光二极管(LED)会用于将来的高效率照明应用中，替代白炽光和荧光照明灯。当前基于GaN的LED器件是通过异质衬底材料上的异质外延生长技术制备的。典型的晶圆级LED器件结构可以包括在蓝宝石生长衬底上形成的下部n掺杂GaN层(第一接触层)、单量子阱(SQW)或多量子阱(MWQ)(发光层)以及上部p掺杂GaN层(第二接触层)。现有技术在制备氮化镓时先对衬底进行高温氢化处理，高温氢化结束后在500～600℃条件下氮化处理，接着生长缓冲层以解决衬底与氮化镓晶格失配问题，缓冲层生长结束再进行高温退火，然后在较低温度下生长未掺杂氮化镓层。这种生长方式得到的氮化镓表面形貌差，容易产生凹凸不平，同时拉长了制备周期，不利于成本的降低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种氮化镓基发光二极管制备方法，通过在经过降温氮化处理的衬底表面上连续沉积低温氮化镓层和高温氮化镓层，避免了在高温退火时在低温氮化镓层上造成的退火不均致使表面形貌差，同时连续沉积有利于缩短制备周期，降低生产成本。为了实现以上目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种氮化镓基发光二极管制备方法，其特点是，包括以下步骤：将衬底进行升温氢化处理；将经过升温氢化处理的衬底进行降温氮化处理；在经过降温氮化处理的衬底表面上沉积氮化镓层，所述氮化镓层是在升温过程中沉积在所述衬底表面上，所述氮化镓层包括低温氮化镓层和高温氮化镓层，所述低温氮化镓层沉积在所述衬底表面上，所述高温氮化镓层沉积在所述低温氮化镓层上，所述的高温氮化镓层和低温氮化镓层是以连续沉积方式依次沉积在所述衬底表面上，沉积所述高温氮化镓层的温度高于沉积所述低温氮化镓层的温度；在所述氮化镓层上沉积第一接触层；在所述第一接触层沉积发光层；在所述发光层沉积第二接触层。沉积所述高温氮化镓层升温速率大于沉积所述低温氮化镓层升温速率。沉积所述高温氮化镓层升温速率是沉积所述低温氮化镓层升温速率的3～10倍。沉积所述高温氮化镓层升温过程包括第一升温阶段和第二升温阶段，所述第一升温阶段升温速率大于所述第二升温阶段升温速率。所述第一升温阶段过程中通入铝源。所述铝源流量与所述第一升温阶段升温速率保持同步上升。所述铝源流量为10～100sccm，所述第一升温阶段升温速率为100～200℃/min。所述的低温氮化镓层生长速率小于所述高温氮化镓层生长速率。所述高温氮化镓层位于所述第一升温阶段生长速率大于所述高温氮化镓层位于所述第二升温阶段生长速率。所述第一升温阶段氨源流量大于所述第二升温阶段氨源流量，所述第一升温阶段镓源流量等于所述第二升温阶段镓源流量。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：本专利技术通过在经过降温氮化处理的衬底表面上连续沉积低温氮化镓层和高温氮化镓层，避免了在高温退火时在低温氮化镓层上造成的退火不均致使表面形貌差，同时连续沉积有利于缩短制备周期，降低生产成本。附图说明图1为本专利技术一种氮化镓基发光二极管制备方法的流程图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在本文中，诸如“第一”、“第二”、“第三”等关系术语(如果存在)仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”、“包含”、“具有”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。如图1所示，一种氮化镓基发光二极管制备方法，包括以下步骤：S101，将衬底进行升温氢化处理；S102，将经过升温氢化处理的衬底进行降温氮化处理；S103，在经过降温氮化处理的衬底表面上沉积氮化镓层，所述氮化镓层是在升温过程中沉积在所述衬底表面上，所述氮化镓层包括低温氮化镓层和高温氮化镓层，所述低温氮化镓层沉积在所述衬底表面上，所述高温氮化镓层沉积在所述低温氮化镓层上，所述的高温氮化镓层和低温氮化镓层是以连续沉积方式依次沉积在所述衬底表面上，沉积所述高温氮化镓层的温度高于沉积所述低温氮化镓层的温度；S104，在所述氮化镓层上沉积第一接触层；S105，在所述第一接触层沉积发光层；S106，在所述发光层沉积第二接触层。在具体实施例中，上述的步骤S101采用的工艺条件为：氢气流量80～200slm，时间5～10min，温度1000～1200℃；上述步骤S102采用的工艺条件为：氮气流量50～80slm，氢气流量50～100slm，氨气流量40～80slm，时间2～8min，温度500～900℃。示例性的，上述步骤S103中低温氮化镓层工艺条件：氮气流量50～80slm，氢气流量50～100slm，氨气流量40～80slm，镓源流量30～120sccm，时间2～8min，温度500～600℃；高温氮化镓层工艺条件：氮气流量50～80slm，氢气流量50～100slm，氨气流量40～80slm，镓源流量50～1000sccm，时间2～20min，温度500～1200℃。优选地，沉积所述高温氮化镓层升温速率大于沉积所述低温氮化镓层升温速率。沉积低温氮化镓层温度为500～600℃，此时氮化镓晶体形态介于单晶形态与多晶形态之间，较慢的升温速率有利于应力的充分释放，更好的减少衬底与氮化镓之间的晶格失配，沉积高温氮化镓层以较快的速率升温可以减少高温对低温氮化镓层结构的破坏，同时使退火更为均匀，获得的高温氮化镓层结晶质量更好。进一步优选地，沉积所述高温氮化镓层升温速率是沉积所述低温氮化镓层升温速率的3～10倍。此时，能够获得较佳的晶体质量和表面形貌。优选地，沉积所述高温氮化镓层升温过程包括第一升温阶段和第二升温阶段，所述第一升温阶段升温速率大于所述第二升温阶段升温速率。将高温氮化镓层升温过程设置为第一升温阶段和第二升温阶段且第一升温阶段升温速率大于所述第二升温阶段升温速率，可以在第一升温阶段获得的高质量氮化镓晶体基础上稳定后续氮化镓的生长，减少内部缺陷。进一步优选地，所述第一升温阶段过程中通入铝源。通入铝源形成铝镓氮减少低温氮化镓层与高温氮化镓层之间晶格失配。进一步优选地，所述铝源流量与所述第一升温阶段升温速率保持同步上升。铝源流量与所述第一升温阶段升温速率保持同步上升可以以渐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮化镓基发光二极管制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将衬底进行升温氢化处理；将经过升温氢化处理的衬底进行降温氮化处理；在经过降温氮化处理的衬底表面上沉积氮化镓层，所述氮化镓层是在升温过程中沉积在所述衬底表面上，所述氮化镓层包括低温氮化镓层和高温氮化镓层，所述低温氮化镓层沉积在所述衬底表面上，所述高温氮化镓层沉积在所述低温氮化镓层上，所述的高温氮化镓层和低温氮化镓层是以连续沉积方式依次沉积在所述衬底表面上，沉积所述高温氮化镓层的温度高于沉积所述低温氮化镓层的温度；在所述氮化镓层上沉积第一接触层；在所述第一接触层沉积发光层；在所述发光层沉积第二接触层。

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓基发光二极管制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将衬底进行升温氢化处理；将经过升温氢化处理的衬底进行降温氮化处理；在经过降温氮化处理的衬底表面上沉积氮化镓层，所述氮化镓层是在升温过程中沉积在所述衬底表面上，所述氮化镓层包括低温氮化镓层和高温氮化镓层，所述低温氮化镓层沉积在所述衬底表面上，所述高温氮化镓层沉积在所述低温氮化镓层上，所述的高温氮化镓层和低温氮化镓层是以连续沉积方式依次沉积在所述衬底表面上，沉积所述高温氮化镓层的温度高于沉积所述低温氮化镓层的温度；在所述氮化镓层上沉积第一接触层；在所述第一接触层沉积发光层；在所述发光层沉积第二接触层。2.如权利要求1所述的氮化镓基发光二极管制备方法，其特征在于，沉积所述高温氮化镓层升温速率大于沉积所述低温氮化镓层升温速率。3.如权利要求2所述的氮化镓基发光二极管制备方法，其特征在于，沉积所述高温氮化镓层升温速率是沉积所述低温氮化镓层升温速率的3～10倍。4.如权利要求1所述的氮化镓基发光二极管制备方法，其特征在于，沉积所述高温氮化...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏曙亮，
申请(专利权)人：江苏中谷光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32