[发明专利]外延片量子阱结构的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体涉及一种外延片量子阱结构的制备方法。

背景技术

多量子阱（MQWs）是LED发光二极管中一个重要结构，由量子阱和量子垒周期性交替组成。目前商业化GaN基LED外延片均采用较为昂贵的金属有机化合物化学气相沉积（MOCVD）设备生产。在GaN基LED外延生长过程中，由于InGaN量子阱和GaN量子垒生长温度存在差别，在交替生长两种材料时MOCVD设备需花较多的时间实现温度转换，如何缩短MQWs生长过程中的温度转换时间，以提高GaN基LED外延片生产效率是一个重要的研究方向。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的目的在于提出一种能够缩短量子阱生长时间，提高设备产能的外延片量子阱结构的制备方法。

根据本发明实施例的外延片量子阱结构的制备方法，包括以下步骤：提供衬底；在所述衬底之上形成本征氮化镓层；在所述本征氮化镓层之上形成第一类型的氮化镓层；在所述第一类型的氮化镓层之上形成氮化镓/铟镓氮的量子阱结构，其中，氮化镓量子垒在第一温度、第一压强条件下、第一气氛中形成，铟镓氮量子阱在第二温度、第二压强下、第二气氛中形成；在所述量子阱结构之上形成第二类型的氮化镓层，其中，所述第一温度高于所述第二温度，所述第一压强高于第二压强，所述第一气氛的气体比热容低于所述第二气氛的气体比热容。

在本发明的一个实施例中，所述第一气氛为氦气，所述第二气氛为氮气。

在本发明的一个实施例中，所述第一气氛为氦氮混合气体，所述第二气氛为氮气。

在本发明的一个实施例中，还包括：在所述第一类型的氮化镓层与所述量子阱结构之间形成应力释放层。

在本发明的一个实施例中，所述应力释放层为交替生长的多层铟镓氮子层和多层氮化镓子层的超晶格结构。

在本发明的一个实施例中，每层所述氮化镓子层厚度为15nm-85nm，每层所述铟镓氮子层厚度为1nm-20nm。

在本发明的一个实施例中，还包括：在所述量子阱结构与所述第二类型的氮化镓层之间形成阻挡层。

在本发明的一个实施例中，重复n次所述形成氮化镓/铟镓氮的量子阱结构的步骤，以形成多量子阱结构，其中2≤n≤25。

在本发明的一个实施例中，所述第一温度为800℃-900℃，所述第二温度为700℃-800℃。

在本发明的一个实施例中，所述第一压强为300mbr-500mbr，所述第二压强为100mbr-300mbr，且所述第一压强与第二压强的差为100mbr-400mbr。

在本发明的一个实施例中，所述阻挡层材料为铝镓氮，厚度为20nm-60nm。

根据本发明实施例的外延片量子阱结构的制备方法，采用金属有机物化学气象沉积法（MOCVD），通过改变的载气种类及反应压力的手段，来迅速改变外延层表面温度，提高量子阱晶体质量，缩短量子阱生长时间，以达到提高设备产能的目的。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例的外延片量子阱结构的制备方法的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。