[发明专利]同一外延片上实现不同发光波长的LED外延生长方法

说明书

本申请公开同一外延片上实现不同发光波长的LED外延生长方法，包括：在衬底上制备第一光刻版套刻对位图形；在衬底上依次生长GaN或AlN成核层、非掺杂的GaN缓冲层和掺Si的n型GaN层；沉积掩膜薄膜层；利用第二光刻版光刻、刻蚀露出第二光刻版中标定区域下面的n型GaN层；生长发光波长为W1的有源区发光层；沉积掩膜薄膜层；利用第三光刻版光刻、刻蚀露出第三光刻版中标定区域下面的n型GaN层；生长发光波长为W2的有源区发光层；重复交替沉积掩膜薄膜、生长不同发光波长的有源区发光层，得到不同发光波长的外延层区域；生长p型GaN层。本申请实现了同一外延片上多种发光波长的可控LED外延生长。

技术领域

本发明涉及LED外延片生长技术领域，具体地说，涉及一种同一外延片上实现不同发光波长的LED外延生长方法。

背景技术

LED外延生长得到的LED结构影响着半导体照明的发展，GaN是宽禁带半导体材料，其三元合金In_xGa_1-xN的禁带宽度从0.7eV到3.4eV，相应的带间跃迁发射光谱覆盖从红外到紫外的范围。目前的半导体LED白光普通照明就是依靠GaN基蓝光LED加上黄色荧光粉得到白光。由于LED照明产品相比原来的照明产品具有高效节能、绿色环保、寿命长的突出优势，目前已大量代替传统的白炽灯和荧光灯等传统照明产品，GaN基LED的发明也被誉为照明领域的一次革命。

GaN基LED照明芯片具有广阔的应用领域，如室内外普通照明、景观照明、背光、显示、汽车照明以及植物照明等，实际应用中需要多种颜色的光源，相应需要各种发光波长的照明芯片。

GaN基LED芯片主要是利用MOCVD设备生长外延材料，之后加工成LED芯片。LED的发光波长是外延生长的发光区的材料及结构决定的，传统的LED外延片在一次外延生长过程制备的材料片内是均一的，由此外延片制备出的芯片的发光波长都是一致的，不能在同一外延片上可控生长及制备出不同目标波长的芯片。

为了在应用中得到不同发光波长LED芯片组合起来的光源，传统的制造工艺需要专门生长不同波长的单色LED外延材料及芯片，再把不同波长的单色芯片装配在一起形成彩色LED照明光源。这种方式增加了芯片封装和应用上的工艺步骤，增加了工艺流程和成本。

为适应彩色光源的多样性应用需求，亟需一种可以在一个外延片上实现多个波长的可控生长技术，简化多色LED照明光源的制备工艺，降低生产成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种同一外延片上实现不同发光波长的LED外延生长方法，解决现有技术中没有在一个外延片上实现多个波长的可控生长问题。

本发明提供一种同一外延片上实现不同发光波长的LED外延生长方法，包括：

在Al₂O₃、Si、SiC等衬底材料上制备出光刻时对版用的标记点图形得到具有第一光刻版对位标记图形的衬底；

在所述具有第一光刻版图形的衬底上依次生长GaN或AlN成核层、非掺杂的GaN缓冲层和掺Si的n型GaN层；

沉积掩膜薄膜材料得到掩膜薄膜层；

在设定的生长发光波长W1的外延层区域，设计第二光刻版；光刻、刻蚀去除所述第二光刻版中标定区域的掩膜薄膜材料，露出下面的n型GaN层；

在所述第二光刻版中标定区域，即露出的n型GaN层上生长发光波长为W1的有源区发光层；

沉积掩膜薄膜材料得到掩膜薄膜层；

在设定的生长发光波长W2的外延层区域，设计第三光刻版；光刻、刻蚀去除所述第三光刻版中标定区域的掩膜薄膜材料，露出下面的n型GaN层；

在所述第三光刻版中标定区域，即露出的n型GaN层上生长发光波长为W2的有源区发光层；