[发明专利]N型层粗化的LED生长方法

说明书

技术领域

本发明实施例涉及半导体制造技术，尤其涉及一种N型层粗化的LED生长方法。

背景技术

以氮化镓(GaN)为代表的宽禁带材料，是继硅(Si)和砷化镓(GaAs)之后的第三代半导体材料，GaN可以用来制作发光二极管、激光器、探测器、高频高功率晶体管等电子器件。

目前，用GaN材料生产发光二级管(Light Emitting Diode，简称LED)已经比较成熟，且运用面越来越广泛，特别是在景观照明，路灯照明，背光源，室内照明等多个领域均有很好表现。但随着LED越来越广泛的使用，LED暴露出来的问题也愈加突出：对照明领域的应用来说，由于亮度的提升不但能满足更加苛刻的使用环境，还能够降低单位流明光的使用成本，因此目前对亮度的需求越来越强烈。

亮度主要取决于LED的外量子效率(External quantum efficiency，简称EQE)。而LED的EQE取决于内量子效率(Internal quantum efficiency，简称IQE)和光提取效率(Light Extraction Effieieney，简称LEE)的乘积，提高外量子效率的方法大致可以从提高IQE和LEE两方面入手。因GaN的折射率为2.4，光的出射角仅有24.6度，光的提取效率仅有4.5％。于是，图形化蓝宝石衬底(Patterned Sapphire Substrate，简称PSS)被用来改善LED的外量子效率。同时纳米压印技术(Nanoimprinting)，氮化硅(SiN)纳米网格技术，氮化钛(TiN)纳米柱技术，表面粗化技术等都曾被用用来改善LED的光提取效率。

尽管近年来这些技术的使用使得GaN-LED取得了显著的光电性能提升，但在现有的N型层粗化的LED生长方法中，不仅需要二次生长，还需要对P型层进行改造。因此，GaN的生长技术还有进一步提高的空间。

发明内容

本发明提供了一种N型层粗化的LED生长方法，该方法在保证其他性能不恶化的基础上进行，无需二次生长，且可以和其他改善光电参数的方法并行使用。异于其他表面粗化技术，N型粗化方法在N型层就已经形成，无需对P型层进行改造，不会对芯片制程产生过大影响。

本发明实施例提供一种N型层粗化的LED生长方法，包括：

在衬底的上表面通入金属源和氨气，通过所述金属源和氨气反应，在所述衬底的上表面形成无定型的缓冲层；

在所述无定型的缓冲层的上表面生长非掺杂层；

在所述非掺杂层的上表面生长重掺杂的N型层，其中，所述重掺杂的N型层形成V形坑，所述V形坑作为粗化的一种形式存在；

采用纵向生长模式保持所述V形坑的形状，在所述重掺杂的N型层的上表面依次生长低掺N型层、量子阱层，P型层，从而形成完整的LED结构。

可选地，所述衬底的材质为蓝宝石、硅、碳化硅、玻璃、铜、镍、铬中的任一种。

可选地，所述N型层粗化的LED生长方法可通过如下任一生长设备实现：

金属有机化学气相沉积MOCVD设备、分子束外延MBE设备或氢化物气相外延HVPE设备。

可选地，所述重掺杂的N型层的掺杂浓度在10²⁰的数量级。

可选地，所述重掺杂的N型层的厚度为500～3500nm。

可选地，所述重掺杂的N型层的上表面形成的V形坑无规则排列。

可选地，所述纵向生长模式为保持纵向生长速率大于横向生长速率的生长模式。

可选地，所述重掺杂的N型层中的掺杂物质为如下物质中的至少一种：

硅Si、碳C、铅Pb、氧O、硫S。

可选地，所述低掺杂的N型层中的掺杂物质为如下物质中的至少一种：

硅Si、碳C、铅Pb、氧O、硫S。