[发明专利]发光二极管外延生长方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种发光二极管外延生长方法。

背景技术

发光二极管（Light Emitting Diode，简称LED）进行金属有机化合物化学气相沉积（Metal-Organic Chemical Vapor Deposition，简称MOCVD）生长时，外延片波长的均匀性对产品质量的影响非常大。外延片波长的均匀性越好，波长的分布越小，对于生产出特定波长的LED越有利。由于外延层（例如氮化镓GaN外延层）与衬底之间存在一定的晶格失配，因此在进行MOCVD生长时外延层会产生应力，这部分应力得不到消除就会使衬底在高温下产生一定的翘曲，即衬底会发生一定的形变。发生形变的衬底各部位距离石墨盘（起热传导作用）的距离不同，随之石墨盘向衬底各部位传递的热量也不尽相同，即引起各部位温度分布偏差，这对MOCVD生长的LED波长有一定的影响。因为对波长调节起关键作用的组分铟In在量子阱（InxGa1-xN）中的掺杂量对温度非常敏感，1℃的温度的变化就会引起LED波长3-5nm的漂移，因此改善LED在外延生长时衬底的翘曲，使其底部温度分布更均匀，对于生长出高质量和高波长稳定性的LED芯片具有非常实用的价值。

利用传统方法生长出来的LED，由于其衬底的翘曲度较大，因此外延片波长分布不均匀，波长标准差（Standard Deviation，简称STD）一般位于2-2.4nm之间，波长差一般为12nm左右，降低了LED的质量。另外，在LED芯片测试分档时，因外延片的波长离散度较大，因此会增加测试和分选成本。

发明内容

1、需解决的技术问题：

LED在进行MOCVD外延生长时衬底的翘曲过大会影响到外延片波长的均匀性，本发明提供一种发光二极管外延生长方法，利用退火的方式改变衬底在进行外延生长时的翘曲，以达到改善外延片波长分布均匀性，提高LED质量，降低测试和分选成本的目的。

2、技术方案：

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

本发明提供了一种发光二极管外延生长方法，包括：

在衬底上，从下至上依次生长缓冲层、非掺杂层、N型掺杂层、量子阱发光层和P型掺杂层，所述非掺杂层采用退火方式进行生长。

如上所述的方法中，所述衬底为蓝宝石Al₂O₃、硅Si或碳化硅SiC；所述缓冲层、所述非掺杂层、所述N型掺杂层、所述量子阱发光层和所述P型掺杂层为氮化镓GaN。

如上所述的方法中，所述非掺杂层采用退火方式进行生长，包括：

在第一生长温度下生长第一厚度的所述非掺杂层；

在第二生长温度下生长第二厚度的所述非掺杂层，所述第二生长温度低于所述第一生长温度。

如上所述的方法中，所述第二生长温度和所述第一生长温度的差值在20℃-300℃之间。

如上所述的方法中，所述非掺杂层采用一次所述退火方式进行生长。

如上所述的方法中，所述非掺杂层采用至少两次所述退火方式进行生长，且每次所述退火方式中，所述第一生长温度相同，所述第二生长温度相同。

如上所述的方法中，所述非掺杂层采用至少两次所述退火方式进行生长，且每次所述退火方式中，所述第一生长温度不同，所述第二生长温度不同。

3、本发明的优点：

本发明的有益效果是利用退火方式交替生长非掺杂层，可以有效地改善衬底在高温下的翘曲度，提高衬底底部温度的均匀性，进而提高波长分布的均匀性和LED的质量。另外，还可以在一定程度上降低测试和分选成本。利用此方法可以使波长差从12nm减小到6nm以内，均匀性提高50%以上，波长标准差（STD）由2.0-2.4nm降低到0.8-1.2nm。

附图说明

图1为本发明提供的发光二极管外延生长方法一个实施例的流程示意图；

图2为进行1次退火外延生长的温度结构示意图；

图3为进行5次同温退火外延生长的温度结构示意图；

图4为进行3次变温退火外延生长的温度结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例及附图，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

图1为本发明提供的发光二极管外延生长方法一个实施例的流程示意图。如图1所示，该方法具体可以包括：

S101，在衬底上，从下至上依次生长缓冲层、非掺杂层、N型掺杂层、量子阱发光层和P型掺杂层，非掺杂层采用退火方式进行生长。