[发明专利]通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性的方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域，涉及一种通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性的方法。

背景技术

氮化镓基材料，包括InGaN、GaN、AlGaN合金，为直接带隙半导体，且带隙从1.8-6.2eV连续可调，具有宽直接带隙、强化学键、耐高温、抗腐蚀等优良性能，是生产短波长高亮度发光器件、紫外光探测器和高温高频微电子器件的理想材料，广泛应用于全彩大屏幕显示，LCD背光源、信号灯、照明等领域。

目前，国内MOCVD使用蓝宝石图形化衬底生长LED外延片都会遇到因切换不同种蓝宝石图形衬底而导致品质上存在波动，而其中由于衬底图形深度、间距等规格上的差异导致产品生长过程中翘曲变化而影响波长分布均匀性，使用原有条件生长出来的产品容易出现波长呈同心圆偏长或偏短的现象，导致波长分布不集中，制作出的芯片波长分布散、落Bin率低。现有技术解决方法主要是针对外延层之间生长参数修改进行应力调节，显著缺点是：产品波长均匀性不易控制，容易引起波长以外的其他光电参数发生变化，影响品质参数。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性的方法，其通过控制LED外延缓冲层生长时间来实现控制产品波长均匀性的目的。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性的方法，依次包括生长衬底，GaN缓冲层，非掺杂GaN层，N型GaN层，多量子阱层，P型AlGaN层，P型GaN层的步骤，其特征在于，通过调节生长时间来控制GaN缓冲层在衬底表面的沉积量，并配合分解和重结晶阶段GaN缓冲层的分解，来进行GaN缓冲层的生长；其中，所述GaN缓冲层的生长的厚度变化对应外延片中心区域与边缘的波长差。

优选地，其中，

所述GaN缓冲层的生长的厚度变化为每增加或减少2nm，对应外延片中心区域与边缘的波长差减少或增加1nm。

优选地，其中，所述衬底为蓝宝石图形化衬底。

优选地，其中，在1000～1100℃的氢气气氛下处理所述蓝宝石图形化衬底8～10分钟。

优选地，其中，降温至545℃，通入120sccm的TMGa与55sccm的NH₃，在所述蓝宝石图形化衬底上生长所述GaN缓冲层。

优选地，其中，GaN缓冲层的生长时长为120秒。

优选地，其中，所述分解和重结晶阶段的生长时长为120秒。

优选地，其中，所述生长多量子阱层，低温730～750℃生长In_xGa_(1-x)N层，x＝0.20-0.21，厚度为3～3.5nm，In掺杂浓度2E+20～3E+20atom/cm³，高温840～890℃生长GaN层的厚度为10～12nm，In_xGa_(1-x)N/GaN多量子阱层的周期数为13～15。

优选地，其中，所述非掺杂GaN层的生长温度在1200～1300℃，厚度在2～2.5μm；

所述N型GaN层掺杂Si，Si掺杂浓度4E+18～8E+18atom/cm³，厚度在2～2.5μm；

所述P型AlGaN层的生长温度在900～930℃，Al掺杂浓度1E+20～2E+20atom/cm³，Mg掺杂浓度5E+19～8E+19atom/cm³，厚度在40～50nm；

所述P型GaN层的生长温度在930～950℃，Mg掺杂浓度1E+19～3E+19atom/cm³，厚度在50～70nm。

本发明的有益效果为：

第一，改善均匀性，通过生长时间的控制可以控制GaN缓冲层在衬底表面的沉积量，搭配后续分解和重结晶阶段对GaN缓冲层的分解作用，进而影响衬底与外延生长层间的应力分布，以达到控制生长有缘层MQW阶段的翘曲度，控制波长分布均匀性，提升产品均匀性，而且并不影响其他光电参数，可以在稳定量产前提下达到优化效果，可以很好地保障生产效率。

第二，简单快捷，对翘曲度调整可以精确量化，生长过程可以通过生长时间控制，通过数次调整可以得出对应翘曲度所需要作出对应的时间调整量，计算出调整量和翘曲度变化的系数，多数情况下只需要进行生长时间的小幅度调整即可适应大部分波长分布不均的同心圆偏长或偏短情况。可以帮助后续生产作出较准确的预判调整，减少不确定因素，更符合精益化生产理念。

附图说明