提高量产MOCVD的氮化镓LED波长的可重复性制造方法技术

本发明专利技术涉及一种提高量产MOCVD的氮化镓LED波长的可重复性制造方法，包含：S1、提供一衬底，在衬底上生长缓冲层；S2、在缓冲层上自下至上依次生长未掺杂GaN层和N‑GaN层；S3、在N‑GaN层上生长多量子阱结构层，其由多组周期交替层叠生长的InGaN层和GaN层组成；其中，在生长InGaN层的过程中，先将In的浓度调节至饱和状态，再调节生长温度以调制出氮化镓LED的所需波长；S4、在多量子阱结构层上生长P型电子阻挡层；S5、在P型电子阻挡层上生长P‑GaN层；S6、在P‑GaN层上生长P+GaN层。本发明专利技术可有效减少不稳定性，提高波长的重复性。

Repeatable Manufacturing Method for Improving the Wavelength of GaN LED for MOCVD Production

The invention relates to a repeatable manufacturing method for improving the wavelength of GaN LED for mass production of MOCVD, which includes: S1, providing a substrate and growing buffer layer on the substrate; S2, growing undoped GaN layer and N GaN layer from bottom to top in sequence on the buffer layer; S3, growing multi-quantum well structure layer on N GaN layer, which consists of multiple groups of InGaN layer and GaN layer which grow alternately in different periods; In the process of growing InGaN layer, the concentration of In is adjusted to saturation state, then the growth temperature is adjusted to modulate the required wavelength of GaN LED; S4, P-type electronic barrier layer is grown on multi-quantum well structure layer; S5, P-GaN layer is grown on P-type electronic barrier layer; S6, P+GaN layer is grown on P-type electronic barrier layer. The invention can effectively reduce the instability and improve the repeatability of the wavelength.

【技术实现步骤摘要】
提高量产MOCVD的氮化镓LED波长的可重复性制造方法
本专利技术涉及一种发光二极管(LED)的制备方法，具体是指一种能够提高量产MOCVD的氮化镓LED波长的可重复性制造方法，属于半导体制造的

技术介绍
InGaN(铟氮化稼)是第三代材料，主要应用于光电器件和高温、高频、大功率器件等。InxGa1-xN的三元材料通过调节In组分，可使其禁带宽度从0.7eV(InN)到3.4eV(GaN)连续可调，即可调制波段从紫外光到近红外光。量产的MOCVD(Metal-OrganicChemicalVaporDeposition，金属有机化合物化学气相沉淀)的多重量子阱InGaN/GaN材料的波长与阱的宽度、生长的温度和In的浓度有关，而由于MOCVD机台的生长特性，温度是根据反射率探温控温，且易受到生长衬底、使用大盘等其他外界因素的影响，导致波长的可重复性降低。基于上述，本专利技术提出一种提高量产MOCVD的氮化镓LED波长的可重复性制造方法，以解决现有技术中存在的缺点和限制。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种提高量产MOCVD的氮化镓LED波长的可重复性制造方法，有效减少不稳定性，提高波长的重复性。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是提供一种提高量产MOCVD的氮化镓LED波长的可重复性制造方法，包含以下步骤：S1、提供一衬底，在所述的衬底上生长缓冲层；S2、在所述的缓冲层上，自下至上依次生长未掺杂GaN层和N-GaN层；S3、在所述的N-GaN层上生长多量子阱结构层，该多量子阱结构层由多组周期交替层叠生长的InGaN层和GaN层组成；其中，在生长InGaN层的过程中，先将In的浓度调节至饱和状态，再通过调节生长温度以调制出氮化镓LED的所需波长；S4、在所述的多量子阱结构层上生长P型电子阻挡层；S5、在所述的P型电子阻挡层上生长P-GaN层；S6、在所述的P-GaN层上生长P+GaN层。所述的多量子阱结构层的总厚度是根据InGaN层和GaN层的单层厚度以及生长周期进行调节；当多量子阱结构层的总厚度小于目标厚度时，通过增大InGaN层和GaN层的单层厚度或增大生长周期进行调节；当多量子阱结构层的总厚度大于目标厚度时，通过减小InGaN层和GaN层的单层厚度或减小生长周期进行调节。所述的InGaN层和GaN层的单层厚度均为一固定值。所述的InGaN层和GaN层的单层厚度是根据Ga的流量以及生长转速进行调节；当InGaN层和GaN层的单层厚度小于目标厚度时，通过增大Ga的流量或增大生长转速进行调节；当InGaN层和GaN层的单层厚度大于目标厚度时，通过减小Ga的流量或减小生长转速进行调节。所述的InGaN层中的In的组分是根据In的流量和生长温度进行调节；当InGaN层中的In的组分小于目标组分时，通过增大In的流量或降低生长温度进行调节；当InGaN层中的In的组分大于目标组分时，通过减小In的流量或升高生长温度进行调节。所述的InGaN层中的In的组分为一固定值。在生长InGaN层的过程中，通过调节In的流量直至In的浓度达到饱和状态，使波长不再增加，再通过调节生长温度以调制出所需波长。所述的In的流量采用渐变间隔递增或等间隔递增方式进行调节，直至波长不再增加为止。所述的生长温度采用线性渐变方式或间隔渐变方式进行调节。综上所述，本专利技术提供的提高量产MOCVD的氮化镓LED波长的可重复性制造方法，在生长InGaN层，先将In的浓度调节至饱和状态，再通过调节生长温度，从而调制出氮化镓LED的所需波长；有效减少了In浓度带来的不稳定影响，提高了波长的重复性。附图说明图1～图6所示为本专利技术的提高量产MOCVD的氮化镓LED波长的可重复性制造方法中对应各个步骤的结构示意图。具体实施方式以下结合附图详细说明本专利技术中的提高量产MOCVD的氮化镓LED波长的可重复性制造方法的具体实施方式，从而对本专利技术的
技术实现思路
、构造特征、所达成目的及功效予以详细说明。本专利技术提供一种提高量产MOCVD的氮化镓LED波长的可重复性制造方法，其中LED的外延结构从下至上依次包括：Buffer层、U-GaN层、N-GaN层、MQW结构层、P-AlGaN层、P-GaN层、以及P+GaN层，具体包含以下步骤：S1、如图1所示，提供一衬底1，在所述的衬底1上生长缓冲(Buffer)层2。其中，所述的衬底1可以由任何适合GaN(氮化镓)及其半导体外延材料生长的材料生成，例如由蓝宝石、或GaN、或硅、或碳化硅、或AlN(氮化铝)等单晶结构材料生成。所述的缓冲层2由GaN、或AlN、或AlGaN(铝氮化镓)材料生成。所述的缓冲层2的生长厚度在10nm～50nm之间。S2、如图2所示，在所述的缓冲层2上，直接自下至上依次生长未掺杂GaN层(U-GaN层)3和N-GaN层4，即未掺杂GaN层3生长在缓冲层2上，而N-GaN层4则层叠生长在未掺杂GaN层3上。其中，所述的未掺杂GaN层3和N-GaN层4的生长温度均在1000℃～1200℃之间。所述的未掺杂GaN层3和N-GaN层4的总生长厚度在1.5um～4.5um之间。所述的N-GaN层4中的硅(Si)掺杂浓度在1e18cm-3～3e19cm-3之间。S3、如图3所示，在所述的N-GaN层4上生长多量子阱结构层(MQW结构层)5，该多量子阱结构层5由多组周期交替层叠生长的InGaN层和GaN层组成，形成超晶格结构；其中，在生长InGaN层的过程中，先将In(铟)的浓度调节至饱和状态，再通过调节生长温度以调制出氮化镓LED的所需波长；所述的多量子阱结构层5的总厚度是根据InGaN层和GaN层的单层厚度以及生长周期进行调节；当所述的多量子阱结构层5的总厚度小于目标厚度时，通过增大InGaN层和GaN层的单层厚度或增大生长周期进行调节；当所述的多量子阱结构层5的总厚度大于目标厚度时，通过减小InGaN层和GaN层的单层厚度或减小生长周期进行调节。所述的InGaN层和GaN层的单层厚度均为一固定值，所述的InGaN层和GaN层的单层厚度是根据Ga(镓)的流量以及生长转速进行调节，这里提到的生长转速是指InGaN层和GaN层在生长过程中，用于承载晶圆的吸盘的转速；当所述的InGaN层和GaN层的单层厚度小于目标厚度时，通过增大Ga的流量或增大生长转速进行调节；当所述的InGaN层和GaN层的单层厚度大于目标厚度时，通过减小Ga的流量或减小生长转速进行调节。在本专利技术的优选实施例中，所述的多量子阱结构层5的生长周期为3～15，即该多量子阱结构层5是由3～15组周期交替层叠生长的InGaN层和GaN层组成的。其中，每层InGaN层的生长厚度在1.0nm～5.0nm之间，每层GaN层的生长厚度在1.0nm～15.0nm之间。在本专利技术的优选实施例中，所述的InGaN层和GaN层的生长转速在每分钟400转～600转之间，这里提到的生长转速是指在InGaN层和GaN层的生长过程中，用于承载晶圆的吸盘的转速。所述的InGaN层中的In的组分是根据In的流量和生长温度进行调节；当所述的InGaN层中的In的组分小于目标组分(即所需波长)时，通过增大In的流量或降低生长温度进行调节；当所述的InGaN层中的In的组分大于目标本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高量产MOCVD的氮化镓LED波长的可重复性制造方法，其特征在于，包含以下步骤：S1、提供一衬底，在所述的衬底上生长缓冲层；S2、在所述的缓冲层上，自下至上依次生长未掺杂GaN层和N‑GaN层；S3、在所述的N‑GaN层上生长多量子阱结构层，该多量子阱结构层由多组周期交替层叠生长的InGaN层和GaN层组成；其中，在生长InGaN层的过程中，先将In的浓度调节至饱和状态，再通过调节生长温度以调制出氮化镓LED的所需波长；S4、在所述的多量子阱结构层上生长P型电子阻挡层；S5、在所述的P型电子阻挡层上生长P‑GaN层；S6、在所述的P‑GaN层上生长P+GaN层。

【技术特征摘要】
1.一种提高量产MOCVD的氮化镓LED波长的可重复性制造方法，其特征在于，包含以下步骤：S1、提供一衬底，在所述的衬底上生长缓冲层；S2、在所述的缓冲层上，自下至上依次生长未掺杂GaN层和N-GaN层；S3、在所述的N-GaN层上生长多量子阱结构层，该多量子阱结构层由多组周期交替层叠生长的InGaN层和GaN层组成；其中，在生长InGaN层的过程中，先将In的浓度调节至饱和状态，再通过调节生长温度以调制出氮化镓LED的所需波长；S4、在所述的多量子阱结构层上生长P型电子阻挡层；S5、在所述的P型电子阻挡层上生长P-GaN层；S6、在所述的P-GaN层上生长P+GaN层。2.如权利要求1所述的提高量产MOCVD的氮化镓LED波长的可重复性制造方法，其特征在于，所述的多量子阱结构层的总厚度是根据InGaN层和GaN层的单层厚度以及生长周期进行调节；当多量子阱结构层的总厚度小于目标厚度时，通过增大InGaN层和GaN层的单层厚度或增大生长周期进行调节；当多量子阱结构层的总厚度大于目标厚度时，通过减小InGaN层和GaN层的单层厚度或减小生长周期进行调节。3.如权利要求2所述的提高量产MOCVD的氮化镓LED波长的可重复性制造方法，其特征在于，所述的InGaN层和GaN层的单层厚度均为一固定值。4.如权利要求3所述的提高量产MOCVD的氮化镓LED波长的可重复性制造方法，其特征在于，所述的InGaN层和GaN层...

【专利技术属性】
技术研发人员：任朝花，
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