[发明专利]一种发光二极管外延片的制造方法

说明书

本发明公开了一种发光二极管外延片的制造方法，属于半导体技术领域。方法包括：提供一衬底；将衬底放入物理气相沉积设备中，采用物理气相沉积法在衬底上沉积AlN缓冲层；控制AlN缓冲层的沉积电压为100～500V，AlN缓冲层的沉积时间为10～60s，使AlN缓冲层的翘曲度为‑10～‑60um；在AlN缓冲层上依次生长未掺杂的GaN层、N型层、有源层和P型层。AlN缓冲层的翘曲度在特定范围，会驰豫一部分固有的内部应力，相当于有源层的阱层中的部分压应力可以在AlN缓冲层得到释放，从而使得阱层中的压应力减小。阱层中的压应力减小，有利于阱层中富In发光中心的形成，从而可以提高LED的发光效率。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种发光二极管外延片的制造方法。

背景技术

LED(Light Emitting Diode，发光二极管)是一种能发光的半导体电子元件。作为一种高效、环保、绿色新型固态照明光源，正在被迅速广泛地得到应用，如交通信号灯、汽车内外灯、城市景观照明、手机背光源等。

外延片是LED中的主要构成部分，现有的GaN基LED外延片包括衬底和依次层叠在衬底上的AlN缓冲层、未掺杂的GaN层、N型层、有源层和P型层。N型层为掺Si的GaN层，可以提供电子，P型层为掺Mg的GaN层，可以提供空穴。当电流注入GaN基LED外延片中时，N型层提供的电子和P型层提供的空穴在电流的驱动下，向有源层迁移，并在有源层中辐射复合发光。有源层由多个周期的超晶格结构组成，每个周期的超晶格结构均包括InGaN阱层和GaN垒层。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

由于InGaN阱层和GaN垒层之间存在着很大的晶格失配，导致阱层中存在着很大的压应力，一方面压应力会产生压电极化电场，引起有源层能带的倾斜，使电子和空穴波函数的交叠减少，造成内量子发光效率的下降，即所谓的量子限制斯塔克效应，另一方面，压应力会影响阱层中In的有效合并，使其难以形成晶体质量良好的高In组分的量子阱，从而使LED的发光效率降低。且阱层中存在的压应力越大，LED的发光效率越低。

发明内容

本发明实施例提供了一种发光二极管外延片的制造方法，可以降低有源层的阱层中的压应力，提高LED的发光效率。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种发光二极管外延片的制造方法，所述制造方法包括：

提供一衬底；

将所述衬底放入物理气相沉积设备中，采用物理气相沉积法在所述衬底上沉积AlN缓冲层；控制所述AlN缓冲层的沉积电压为100～500V，所述AlN缓冲层的沉积时间为10～60s，使所述AlN缓冲层的翘曲度为-10～-60um；其中，所述AlN缓冲层的翘曲度为所述AlN缓冲层的中部向靠近所述衬底方向凹陷的最大距离；

在所述AlN缓冲层上依次生长未掺杂的GaN层、N型层、有源层和P型层。

进一步地，所述AlN缓冲层的沉积电压为150～300V。

进一步地，所述AlN缓冲层的沉积时间为20～40s。

进一步地，所述AlN缓冲层的沉积温度为200～800℃。

进一步地，所述AlN缓冲层的沉积温度为400～600℃。

进一步地，所述AlN缓冲层的沉积功率为1000～5000W。

进一步地，所述AlN缓冲层的沉积功率为2000～4000W。

进一步地，所述AlN缓冲层的沉积压力为5～10mtorr。

进一步地，所述AlN缓冲层的厚度为10～30nm。

进一步地，所述AlN缓冲层的厚度为15～30nm。