[发明专利]一种减少外延片翘曲的LED生长方法

说明书

本申请公开一种减少外延片翘曲的LED生长方法，依次包括：处理衬底、生长N型GaN层、周期性生长有源层、生长P型AlGaN层、生长P型GaN层，降温冷却。处理衬底包括生长AlN层和In_xGa_(1‑x)N层，并通过控制A1N薄膜的过程中O₂流量的规律性渐变，消除蓝宝石衬底对GaN薄膜的应力累积效应，减少外延片翘曲，提高GaN外延片的合格率，减少破片率。

技术领域

本申请涉及LED外延设计应用技术领域，具体地说，涉及一种减少外延片翘曲的LED生长方法。

背景技术

LED(Light Emitting Diode，发光二极管)是一种固体照明，由于LED具有体积小、耗电量低使用寿命长高亮度、环保、坚固耐用等优点受到广大消费者认可，国内生产LED的规模也在逐步扩大。

蓝宝石是现阶段工业生长GaN基LED的最普遍的衬底材料。目前传统的外延生长技术中外延片翘曲大，尤其在大尺寸蓝宝石衬底上进行外延晶体生长时，翘曲更大，导致后续芯片制作过程中研磨破片率高，产品良率低下。

因此，提供一种LED外延生长方法，减少外延片翘曲，是本技术领域亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本申请所要解决的技术问题是提供了一种减少外延片翘曲的LED生长方法，采用优先生长AlN然后生长InGaN材料的2步生长法取代原来低温GaN 3D 2D3步生长技术，通过采用新材料新工艺减少外延片翘曲。

为了解决上述技术问题，本申请有如下技术方案：

一种减少外延片翘曲的LED生长方法，依次包括：处理衬底、生长掺杂Si的N型GaN层、周期性生长有源层、生长P型AlGaN层、生长掺杂Mg的P型GaN层，降温冷却，其特征在于，

所述处理衬底，进一步为：

利用直流磁控反应溅射设备将蓝宝石衬底温度加热到500℃，通入80sccm-90sccm的Ar、110sccm-140sccm的N₂以及O₂，用2000V-3000V的偏压冲击铝靶在蓝宝石衬底表面上溅射15nm-25nm厚的A1N薄膜，其中，在生长所述A1N薄膜的过程中，O₂的流量先以每秒增加1sccm从0sccm逐渐渐变增加到150sccm，再以每秒减少0.4sccm从150sccm逐渐渐变减少到70sccm，最后O₂的流量维持在70sccm保持不变直到所述A1N薄膜生长结束；

将溅射好A1N薄膜的蓝宝石衬底放入MOCVD反应腔，升高温度至700℃-950℃，反应腔压力维持在200mbar-280mbar，通入70L/min-80L/min的H₂、50L/min-70L/min的NH₃、800sccm-900sccm的TMGa源、1000sccm-1500sccm的TMIn，持续生长60nm-90nm的In_xGa_(1-x)N层，x＝0-0.15；

所述生长掺杂Si的N型GaN层，进一步为：

升高温度到1000℃-1100℃，反应腔压力维持在150mbar-300mbar，通入50L/min-90L/min的H₂、40L/min-60L/min的NH₃、200sccm-300sccm的TMGa源、20sccm-50sccm的SiH₄源，持续生长掺杂Si的N型GaN，Si掺杂浓度为5E18atoms/cm³-1E19atoms/cm³，总厚度控制在2μm-4μm；

所述周期性生长有源层，进一步为：