一種發(fā)光二極管外延片及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種發(fā)光二極管外延片及其制備方法，屬于半導(dǎo)體光電【技術(shù)領(lǐng)域】。所述方法包括：在襯底上依次生長低溫緩沖層、三維重結(jié)晶成核層、緩沖恢復(fù)層、N型層、多量子阱層、P型層，生長所述緩沖恢復(fù)層包括：在三維重結(jié)晶成核層上，依次以第一生長速率0.2～1.0nm/sec生長第一緩沖恢復(fù)子層，以第二生長速率0.50～2.0nm/sec生長第二緩沖恢復(fù)子層，以第三生長速率0.2～1.0nm/sec生長第三緩沖恢復(fù)子層，且第二生長速率大于第一生長速率和第三生長速率。本發(fā)明通過分三層生長緩沖恢復(fù)層，且三層生長的生長速率合理搭配，能減少引入多量子阱層的晶體缺陷，進(jìn)而提高制備出來的外延片的質(zhì)量。
【專利說明】一種發(fā)光二極管外延片及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種發(fā)光二極管外延片及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管?118仏￡11111:1:1118因具有節(jié)能環(huán)保、可靠性高、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。
[0003]常規(guī)的[￡0外延片制備方法中，會(huì)通過金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉淀
01161111081 7叩01~的方法，在襯底材料(例如:
藍(lán)寶石、硅、碳化硅等)上生長外延層。
[0004]在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題:
[0005]由于襯底與外延層之間存在晶格失配，會(huì)使得外延層中晶體生長時(shí)，晶體中的原子的規(guī)律排列被打破，進(jìn)而在外延層的生長過程中產(chǎn)生晶體缺陷(位錯(cuò))，該晶體缺陷會(huì)隨著外延層的生長而向上衍生，并被引入到外延層的多量子阱層中，降低多量子阱層中載流子的復(fù)合效率，進(jìn)而會(huì)降低在襯底材料上生長出來的外延片的質(zhì)量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決常規(guī)120外延片制備方法中，由襯底材料與外延層之間存在的晶格失配產(chǎn)生的晶體缺陷被引入到多量子阱層中，降低了在襯底材料上生長出來的外延片的質(zhì)量的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種發(fā)光二極管外延片及其制備方法。所述技術(shù)方案如下:
[0007]一方面，提供了一種發(fā)光二極管外延片制備方法，所述方法包括:在襯底上依次生長低溫緩沖層、三維重結(jié)晶成核層、緩沖恢復(fù)層、~型層、多量子阱層以及？型層，生長所述緩沖恢復(fù)層包括:
[0008]在所述三維重結(jié)晶成核層上，以第一生長速率生長第一緩沖恢復(fù)子層；
[0009]在所述第一緩沖恢復(fù)子層上，以第二生長速率生長第二緩沖恢復(fù)子層；
[0010]在所述第二緩沖恢復(fù)子層上，以第三生長速率生長第三緩沖恢復(fù)子層；
[0011]所述第一生長速率為0.2?1.011111/86(3，所述第二生長速率為0.50?2.011111/860,所述第三生長速率為0.2?1.01^/86(3，且所述第二生長速率大于所述第一生長速率和所述第三生長速率。
[0012]具體地，當(dāng)所述發(fā)光二極管外延片為綠光二極管外延片時(shí)，所述第一生長速率、所述第二生長速率和所述第三生長速率分別為:0.45-0.511111/860,0.55-0.611111/860和
0.5-0.5511111/860 ；
[0013]當(dāng)所述發(fā)光二極管外延片為藍(lán)光二極管外延片時(shí)，所述第一生長速率、所述第二生長速率和所述第三生長速率分別為:0.4-0.4511111/860^0.55-0.611111/300和0.45-0.511111/
8600
[0014]具體地，所述第二緩沖恢復(fù)子層與所述第一緩沖恢復(fù)子層的厚度的比值范圍為1.3?4，所述第三緩沖恢復(fù)子層與所述第一緩沖恢復(fù)子層的厚度的比值范圍為0.3?3。
[0015]進(jìn)一步地，所述第一緩沖恢復(fù)子層的厚度為50?150=%所述第二緩沖恢復(fù)子層的厚度為200?80011111，所述第三緩沖恢復(fù)子層的厚度為50?
[0016]進(jìn)一步地，所述第一緩沖恢復(fù)子層、所述第二緩沖恢復(fù)子層以及所述第三緩沖恢復(fù)子層的生長溫度均為9501:?11001，所述第一緩沖恢復(fù)子層、所述第二緩沖恢復(fù)子層以及所述第三緩沖恢復(fù)子層的生長壓力均為100?500101^。
[0017]另一方面，提供了一種發(fā)光二極管外延片，所述發(fā)光二極管外延片包括:襯底和依次覆蓋在所述襯底上的低溫緩沖層、三維重結(jié)晶成核層、緩沖恢復(fù)層、不摻雜層、^型層、多量子阱層、低溫？型層、電子阻擋層、高溫？型層以及？型歐姆接觸層，其特征在于，所述緩沖恢復(fù)層包括:以第一生長速率生長的第一緩沖恢復(fù)子層、以第二生長速率生長的第二緩沖恢復(fù)子層以及以第三生長速率生長的第三緩沖恢復(fù)子層，
[0018]所述第一緩沖恢復(fù)子層覆蓋在所述三維重結(jié)晶成核層上，所述第二緩沖恢復(fù)子層覆蓋在所述第一緩沖恢復(fù)子層上，所述第三緩沖恢復(fù)子層覆蓋在所述第二緩沖恢復(fù)子層上，
[0019]所述第一生長速率為0.2?1.011111/86(3，所述第二生長速率為0.50?2.011111/860,所述第三生長速率為0.2?1.01^/86(3，且所述第二生長速率大于所述第一生長速率和所述第三生長速率。
[0020]具體地，當(dāng)所述發(fā)光二極管外延片為綠光二極管外延片時(shí)，所述第一生長速率、所述第二生長速率和所述第三生長速率分別為:0.45-0.511111/860,0.55-0.611111/860和
0.5-0.5511111/860 ；
[0021]當(dāng)所述發(fā)光二極管外延片為藍(lán)光二極管外延片時(shí)，所述第一生長速率、所述第二生長速率和所述第三生長速率分別為:0.4-0.4511111/860^0.55-0.611111/300和0.45-0.511111/
8600
[0022]具體地，所述第二緩沖恢復(fù)子層與所述第一緩沖恢復(fù)子層的厚度的比值范圍為
1.3?4，所述第三緩沖恢復(fù)子層與所述第一緩沖恢復(fù)子層的厚度的比值范圍為0.3?3。
[0023]進(jìn)一步地，所述第一緩沖恢復(fù)子層的厚度為50?150=%所述第二緩沖恢復(fù)子層的厚度為200?80011111，所述第三緩沖恢復(fù)子層的厚度為50?
[0024]進(jìn)一步地，所述多量子阱層為5?11個(gè)周期的1成抓#抓量子阱，每個(gè)周期的所述量子阱包括1成抓阱層和皇層，所述1成抓阱層的厚度為3?411111，所述6^皇層的厚度為9?2011111。
[0025]本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:
[0026]通過分三層生長緩沖恢復(fù)層，即以第一生長速率生長第一緩沖恢復(fù)子層；在第一緩沖恢復(fù)子層上，以第二生長速率生長第二緩沖恢復(fù)子層；在第二緩沖恢復(fù)子層上，以第三生長速率生長第三緩沖恢復(fù)子層；而第一生長速率為0.2?1.011111/86(3，第二生長速率為0.50?2.011111/86(3，第三生長速率為0.2?1.011111/86(3，第二生長速率大于第一生長速率和第三生長速率。在本發(fā)明中，第一緩沖恢復(fù)子層采用相對(duì)較慢的第一生長速率生長，有利于第一緩沖恢復(fù)子層的結(jié)晶顆粒在三維重結(jié)晶成核層中的三維島狀晶粒的島間沉積(即島與島之間沉積)，這樣有利于填平三維島狀晶粒之間的間隙，阻隔一部分晶體缺陷繼續(xù)向上衍生。第二緩沖恢復(fù)子層采用相對(duì)較快的第二生長速率生長，使得第二緩沖恢復(fù)子層能迅速鋪平第一緩沖恢復(fù)子層表面的未鋪平的粗糙結(jié)構(gòu)，既能有效減少緩沖恢復(fù)層的工藝生長時(shí)間，又有利于后續(xù)其他外延層的生長。第三緩沖恢復(fù)子層采用較慢的第三生長速率生長，可以減小第三緩沖恢復(fù)子層不同位置生長速率的差異，使得第三緩沖恢復(fù)子層中的晶體生長更均勻，第三緩沖恢復(fù)子層的表面更平整，有利于在其上生長的外延層結(jié)構(gòu)減少引入晶體缺陷，即進(jìn)一步阻隔了晶體缺陷的向上衍生。通過上述分三層生長緩沖恢復(fù)層，能有效減少引入多量子阱層的晶體缺陷，從而提高制備出來的外延片的質(zhì)量，同時(shí)也減少緩沖恢復(fù)層的生長時(shí)間，提高外延片的制備速度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0028]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種發(fā)光二極管外延片制備方法流程圖；
[0029]圖2是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種發(fā)光二極管外延片制備方法流程圖；
[0030]圖3是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種采用發(fā)光二極管外延片制備的[￡0芯片的工作電壓檢測(cè)結(jié)果示意圖；
[0031]圖4是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種采用發(fā)光二極管外延片制備的[￡0芯片的發(fā)光亮度檢測(cè)結(jié)果示意圖；
[0032]圖5是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種采用發(fā)光二極管外延片制備的芯片的抗靜電能力檢測(cè)結(jié)果示意圖；
[0033]圖6是本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種發(fā)光二極管外延片結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0034]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0035]實(shí)施例一
[0036]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種發(fā)光二極管外延片制備方法，適用于制備藍(lán)綠光外延片，參見圖1，該方法包括:
[0037]步驟311，在襯底上依次生長低溫緩沖層和三維重結(jié)晶成核層。
[0038]在本實(shí)施例中，襯底材料可以為藍(lán)寶石。
[0039]步驟312，在三維重結(jié)晶成核層上生長緩沖恢復(fù)層。
[0040]具體地，步驟312可以通過以下方式實(shí)現(xiàn):
[0041]在三維重結(jié)晶成核層上，以第一生長速率生長第一緩沖恢復(fù)子層；
[0042]在第一緩沖恢復(fù)子層上，以第二生長速率生長第二緩沖恢復(fù)子層；
[0043]在第二緩沖恢復(fù)子層上，以第三生長速率生長第三緩沖恢復(fù)子層。
[0044]其中，第一生長速率為0.2?1.011111/86(3，第二生長速率為0.50?2.011111/86(3，第三生長速率為0.2?1.011111/86(3，且第二生長速率大于第一生長速率和第三生長速率。
[0045]步驟313，在緩沖恢復(fù)層上，依次生長~型層、多量子阱層以及？型層。
[0046]具體地，可以在緩沖恢復(fù)層上，依次生長不摻雜層、~型層、多量子阱層、低溫？型層、電子阻擋層、高溫？型層以及？型歐姆接觸層。
[0047]常規(guī)[￡0外延層的制備，由于襯底材料與外延層之間存在晶格失配，在外延層的生長過程中會(huì)產(chǎn)生晶體缺陷，且這些晶體缺陷會(huì)隨著外延層的生長界面的移動(dòng)而移動(dòng)，進(jìn)而被引入多量子阱層，降低了制備出來的外延層的質(zhì)量。
[0048]在本實(shí)施例中，低溫緩沖層與襯底之間存在晶格失配，會(huì)在低溫緩沖層的沉積時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力，進(jìn)而產(chǎn)生晶體缺陷(位錯(cuò)在低溫緩沖層上進(jìn)行高溫沉積三維重結(jié)晶成核層時(shí)，低溫緩沖層會(huì)先形成結(jié)晶顆粒，三維重結(jié)晶成核層以低溫緩沖層的結(jié)晶顆粒為晶核繼續(xù)沉積并形成三維島狀晶粒，同時(shí)由于低溫緩沖層中的位錯(cuò)影響，三維島狀晶粒的分布并非理想狀態(tài)。如果無法將這些三維島狀晶粒之間的間隙填平，將會(huì)影響在該三維島狀晶粒上繼續(xù)生長的其他層，即表現(xiàn)為低溫緩沖層的晶體缺陷(位錯(cuò))繼續(xù)向上衍生。
[0049]所以在本實(shí)施例中，在三維重結(jié)晶成核層上采用相對(duì)較慢的第一生長速率生長第一緩沖恢復(fù)子層，使得第一緩沖恢復(fù)子層的結(jié)晶顆粒趨向于沉積在三維島狀晶粒的0面上，即在島與島之間沉積，這樣有利于填平三維島狀晶粒之間的間隙，阻隔一部分晶體缺陷繼續(xù)向上衍生。但由于第一緩沖恢復(fù)子層除了會(huì)在島間沉積外，還會(huì)在三維島狀晶粒的島上沉積，故第一緩沖恢復(fù)子層表面的會(huì)有未鋪平的粗糙結(jié)構(gòu)，在第一緩沖恢復(fù)子層上采用相對(duì)較快的第二生長速率生長第二緩沖恢復(fù)子層，能迅速鋪平第一緩沖恢復(fù)子層表面的未鋪平的粗糙結(jié)構(gòu)，既能有效減少緩沖恢復(fù)層的工藝生長時(shí)間，又有利于后續(xù)二維結(jié)構(gòu)的生長。然后在第二緩沖恢復(fù)子層上采用較慢的第三生長速率生長第三緩沖恢復(fù)子層，可以減小第三緩沖恢復(fù)子層不同位置生長速率的差異，使得第三緩沖恢復(fù)子層中的晶體生長更均勻，第三緩沖恢復(fù)子層的表面更平整，有利于在其上生長的外延層其他結(jié)構(gòu)減少引入晶體缺陷，即進(jìn)一步阻隔了晶體缺陷的向上衍生。通過上述分三層生長緩沖恢復(fù)層，能有效減少引入多量子阱層的晶體缺陷，從而提高制備出來的外延片的質(zhì)量。
[0050]本發(fā)明實(shí)施例通過分三層生長緩沖恢復(fù)層，即以第一生長速率生長第一緩沖恢復(fù)子層；在第一緩沖恢復(fù)子層上，以第二生長速率生長第二緩沖恢復(fù)子層；在第二緩沖恢復(fù)子層上，以第三生長速率生長第三緩沖恢復(fù)子層；而第一生長速率為0.2?1.011111/86(3，第二生長速率為0.50?2.011111/86(3，第三生長速率為0.2?1.011111/86(3，第二生長速率大于第一生長速率和第三生長速率。在本實(shí)施例中，第一緩沖恢復(fù)子層采用相對(duì)較慢的第一生長速率生長，有利于第一緩沖恢復(fù)子層的結(jié)晶顆粒在三維重結(jié)晶成核層中的三維島狀晶粒的島間沉積(即島與島之間沉積)，這樣有利于填平三維島狀晶粒之間的間隙，阻隔一部分晶體缺陷繼續(xù)向上衍生。第二緩沖恢復(fù)子層采用相對(duì)較快的第二生長速率生長，使得第二緩沖恢復(fù)子層能迅速鋪平第一緩沖恢復(fù)子層表面的未鋪平的粗糙結(jié)構(gòu)，既能有效減少緩沖恢復(fù)層的工藝生長時(shí)間，又有利于后續(xù)其他外延層的生長。第三緩沖恢復(fù)子層采用較慢的第三生長速率生長，可以減小第三緩沖恢復(fù)子層不同位置生長速率的差異，使得第三緩沖恢復(fù)子層中的晶體生長更均勻，第三緩沖恢復(fù)子層的表面更平整，有利于在其上生長的外延層結(jié)構(gòu)減少引入晶體缺陷，即進(jìn)一步阻隔了晶體缺陷的向上衍生。通過上述分三層生長緩沖恢復(fù)層，能有效減少引入多量子阱層的晶體缺陷，從而提高制備出來的外延片的質(zhì)量，同時(shí)也減少緩沖恢復(fù)層的生長時(shí)間，提高外延片的制備速度。
[0051]實(shí)施例二
[0052]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種發(fā)光二極管外延片制備方法，適用于制備藍(lán)綠光外延片，參見圖2，該方法包括:
[0053]步驟321，將襯底在氫氣氛圍里進(jìn)行預(yù)處理。
[0054]具體地，將襯底在氫氣氣氛中退火1?10分鐘，以清潔襯底表面，然后在溫度為10001:?12001:條件下進(jìn)行氮化處理。
[0055]步驟322，在襯底上依次生長低溫緩沖層和三維重結(jié)晶成核層。
[0056]具體地，步驟522可以通過以下方式實(shí)現(xiàn):
[0057]溫度下降至400?600，在壓力為100?400了01~1~的條件下，生長15?35=111厚的低溫氮化鎵緩沖層(即低溫緩沖層)；
[0058]低溫緩沖層生長結(jié)束之后，將溫度升至10001:?11001:，在生長壓力為100?500101-1-的條件下，生長100-60011111厚的三維重結(jié)晶成核層。
[0059]步驟323，在三維重結(jié)晶成核層上，生長緩沖恢復(fù)層。
[0060]具體地，步驟323可以通過以下方式實(shí)現(xiàn):
[0061]在三維重結(jié)晶成核層上，以第一生長速率生長第一緩沖恢復(fù)子層；
[0062]在第一緩沖恢復(fù)子層上，以第二生長速率生長第二緩沖恢復(fù)子層；
[0063]在第二緩沖恢復(fù)子層上，以第三生長速率生長第三緩沖恢復(fù)子層。
[0064]其中，第二生長速率大于第一生長速率和第三生長速率，第二緩沖恢復(fù)子層與第一緩沖恢復(fù)子層的厚度的比值范圍為1.3?4，第三緩沖恢復(fù)子層與第一緩沖恢復(fù)子層的厚度的比值范圍為0.3?3。
[0065]進(jìn)一步地，步驟323可以通過以下方式實(shí)現(xiàn):
[0066]在三維重結(jié)晶成核生長結(jié)束之后，將溫度調(diào)整至9501:?11001，壓力調(diào)節(jié)至100?500了01~1~，以0.2?1.011111/300的生長速率生長50?150=111厚的第一緩沖恢復(fù)子層。優(yōu)選地，當(dāng)制備的發(fā)光二極管外延片為綠光外延片時(shí)，第一生長速率優(yōu)選為0.45?0.511111/800 ；制備的發(fā)光二極管外延片為藍(lán)光外延片時(shí)，第一生長速率優(yōu)選為0.4?0.4511111/860 0
[0067]第一緩沖恢復(fù)子層生長結(jié)束之后，在溫度為950 00?1100 V,壓力為100?500101-1-的條件下，以0.50?2.011111/860的生長速率生長200?800=111厚的第二緩沖恢復(fù)子層。優(yōu)選地，當(dāng)制備的發(fā)光二極管外延片為綠光外延片時(shí)，第二生長速率優(yōu)選為0.55?0.611111/860 ；當(dāng)制備的發(fā)光二極管外延片為藍(lán)光外延片時(shí)，第二生長速率優(yōu)選為0.55?
0.611111/860。
[0068]第二緩沖子層生長結(jié)束之后，在溫度為9501:?11001，壓力為100?500101^的條件下，以0.2?1.011111/860的生長速率生長50?15011111厚的第三緩沖子層。優(yōu)選地，當(dāng)制備的發(fā)光二極管外延片為綠光外延片時(shí)，第三生長速率優(yōu)選為0.5?0.5511111/860 ；當(dāng)制備的發(fā)光二極管外延片為藍(lán)光外延片時(shí)，第三生長速率優(yōu)選為0.45?0.511111/860 0
[0069]步驟324，在緩沖恢復(fù)層上，依次生長不摻雜層、^型層、多量子阱層、低溫？型層、電子阻擋層、高溫？型層以及？型歐姆接觸層。
[0070]具體地，步驟324可以通過如下方式實(shí)現(xiàn):
[0071]將溫度調(diào)節(jié)至9501:?12001，在壓力為100?500101^的條件下，生長800?120011111厚的不摻雜層；
[0072]不摻雜層生長結(jié)束后，在溫度為9501:?12001，壓力為100?500101^的條件下，生長1?3 4111的X型層，其中，該X型層的31摻雜濃度為1018^?
[0073]X型層生長結(jié)束后，在溫度為6501:?8001。壓力為100?500101^的條件下，生長具有5?11個(gè)周期的量子阱的多量子阱層，其中，量子阱的1成抓講層生長3?411111厚量子講的6抓皇層生長9?2011111厚；
[0074]多量子阱層生長結(jié)束后，在溫度為6001:?8001，壓力為200?600101^的條件下，生長10?100鹽厚的低溫？型層，其中，該低溫？型層的啦摻雜濃度為1018挪3?102001113；
[0075]低溫？型層生長結(jié)束后，在溫度為8501:?10801、壓力為100?500丨01^的條件下，生長50?15011111厚的電子阻擋層；
[0076]電子阻擋層生長結(jié)束后，在溫度為8501:?10801、壓力為100?300丨01^的條件下，生長100?800鹽厚的高溫？型層；
[0077]高溫？型層生長結(jié)束后，在溫度為8501:?10501、壓力為100?300丨01^的條件下，生長10?10011111厚的？型歐姆接觸層。
[0078]在實(shí)際應(yīng)用中，在？型歐姆接觸層生長結(jié)束后，將溫度降低，在氮?dú)鈿夥罩型嘶鹛幚?，退火溫度區(qū)間為6501:?8501:，退火處理5?15分鐘，退火處理完后將溫度降至室溫，外延層生長結(jié)束。
[0079]在本實(shí)施例中，經(jīng)過上述方法制備的外延層形成的外延片，經(jīng)過清洗、沉積、光刻以及刻蝕等半導(dǎo)體工藝，制作成單顆尺寸大小為9*7011或者7*7011的1^0芯片，然后通過對(duì)制成的[￡0芯片的工作電壓、亮度以及抗靜電能力的檢測(cè)。
[0080]參見圖3、圖4以及圖5，上述附圖中的橫坐標(biāo)是爐次號(hào)，而縱坐標(biāo)是對(duì)應(yīng)的測(cè)量結(jié)果。
[0081]圖3顯示的是采用本實(shí)施例方法生產(chǎn)的外延層制作的[￡0與采用常規(guī)方法制作的120的工作電壓#的對(duì)比情況，其中，爐次號(hào)為163左邊的數(shù)據(jù)為采用常規(guī)方法制作的120的工作電壓#數(shù)據(jù)，而其右邊的數(shù)據(jù)為采用本實(shí)施例方法生產(chǎn)的外延層制作的[￡0的工作電壓#的數(shù)據(jù)。從圖3中可知，采用本實(shí)施例方法生產(chǎn)的外延層制作的[￡0的工作電壓V？略微降低。
[0082]圖4顯示是采用本實(shí)施例方法生產(chǎn)的外延層制作的與采用常規(guī)方法制作的120的發(fā)光亮度的對(duì)比情況，其中，爐次號(hào)為165左邊的數(shù)據(jù)為采用常規(guī)方法制作的[￡0的發(fā)光亮度的數(shù)據(jù)，而其右邊的數(shù)據(jù)為采用本實(shí)施例方法生產(chǎn)的外延層制作的[￡0的發(fā)光亮度的數(shù)據(jù)。從圖4中可知，采用本實(shí)施例方法生產(chǎn)的外延層制作的[￡0的發(fā)光亮度提升5.5%左右。
[0083]圖5顯示的是采用本實(shí)施例方法生產(chǎn)的外延層制作的與采用常規(guī)方法制作的120的抗靜電能力的對(duì)比情況，其中，爐次號(hào)為182左邊的數(shù)據(jù)為采用常規(guī)方法制作的120的抗靜電能力的數(shù)據(jù)，而其右邊的數(shù)據(jù)為采用本實(shí)施例方法生產(chǎn)的外延層制作的[￡0的抗靜電能力的數(shù)據(jù)。從圖5中的靜電釋放簡稱“￡301參數(shù)可知，用本實(shí)施例方法生產(chǎn)的外延層制作的[￡0的抗靜電能力提升12%左右。
[0084]綜上所述，采用本實(shí)施例的方法生產(chǎn)的外延片來制作的[￡0芯片，其工作電壓適當(dāng)降低了，發(fā)光效率(與發(fā)光亮度成正比)得到有效提高，同時(shí)其抗靜電能力也得到有效提尚。
[0085]在本實(shí)施例中，低溫緩沖層與襯底之間存在晶格失配，會(huì)在低溫緩沖層的沉積時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力，進(jìn)而產(chǎn)生晶體缺陷(位錯(cuò)在低溫緩沖層上進(jìn)行高溫沉積三維重結(jié)晶成核層時(shí)，低溫緩沖層會(huì)先形成結(jié)晶顆粒，三維重結(jié)晶成核層以低溫緩沖層的結(jié)晶顆粒為晶核繼續(xù)沉積并形成三維島狀晶粒，同時(shí)由于低溫緩沖層中的位錯(cuò)影響，三維島狀晶粒的分布并非理想狀態(tài)。如果無法將這些三維島狀晶粒之間的間隙填平，將會(huì)影響在該三維島狀晶粒上繼續(xù)生長的其他層，即表現(xiàn)為低溫緩沖層的晶體缺陷(位錯(cuò))繼續(xù)向上衍生。
[0086]所以在本實(shí)施例中，在三維重結(jié)晶成核層上采用相對(duì)較慢的第一生長速率生長第一緩沖恢復(fù)子層，使得第一緩沖恢復(fù)子層的結(jié)晶顆粒趨向于沉積在三維島狀晶粒的0面上，即在島與島之間沉積，這樣有利于填平三維島狀晶粒之間的間隙，阻隔一部分晶體缺陷繼續(xù)向上衍生。但由于第一緩沖恢復(fù)子層除了會(huì)在島間沉積外，還會(huì)在三維島狀晶粒的島上沉積，故第一緩沖恢復(fù)子層表面的會(huì)有未鋪平的粗糙結(jié)構(gòu)，在第一緩沖恢復(fù)子層上采用相對(duì)較快的第二生長速率生長第二緩沖恢復(fù)子層，能迅速鋪平第一緩沖恢復(fù)子層表面的未鋪平的粗糙結(jié)構(gòu)，既能有效減少緩沖恢復(fù)層的工藝生長時(shí)間，又有利于后續(xù)二維結(jié)構(gòu)的生長。然后在第二緩沖恢復(fù)子層上采用較慢的第三生長速率生長第三緩沖恢復(fù)子層，可以減小第三緩沖恢復(fù)子層不同位置生長速率的差異，使得第三緩沖恢復(fù)子層中的晶體生長更均勻，第三緩沖恢復(fù)子層的表面更平整，有利于在其上生長的外延層其他結(jié)構(gòu)減少引入晶體缺陷，即進(jìn)一步阻隔了晶體缺陷的向上衍生。通過上述分三層生長緩沖恢復(fù)層，能有效減少引入多量子阱層的晶體缺陷，從而提高制備出來的外延片的質(zhì)量。
[0087]本發(fā)明實(shí)施例通過分三層生長緩沖恢復(fù)層，即以第一生長速率生長第一緩沖恢復(fù)子層；在第一緩沖恢復(fù)子層上，以第二生長速率生長第二緩沖恢復(fù)子層；在第二緩沖恢復(fù)子層上，以第三生長速率生長第三緩沖恢復(fù)子層；而第一生長速率為0.2?1.011111/86(3，第二生長速率為0.50?2.011111/86(3，第三生長速率為0.2?1.011111/86(3，第二生長速率大于第一生長速率和第三生長速率。在本實(shí)施例中，第一緩沖恢復(fù)子層采用相對(duì)較慢的第一生長速率生長，有利于第一緩沖恢復(fù)子層的結(jié)晶顆粒在三維重結(jié)晶成核層中的三維島狀晶粒的島間沉積(即島與島之間沉積)，這樣有利于填平三維島狀晶粒之間的間隙，阻隔一部分晶體缺陷繼續(xù)向上衍生。第二緩沖恢復(fù)子層采用相對(duì)較快的第二生長速率生長，使得第二緩沖恢復(fù)子層能迅速鋪平第一緩沖恢復(fù)子層表面的未鋪平的粗糙結(jié)構(gòu)，既能有效減少緩沖恢復(fù)層的工藝生長時(shí)間，又有利于后續(xù)其他外延層的生長。第三緩沖恢復(fù)子層采用較慢的第三生長速率生長，可以減小第三緩沖恢復(fù)子層不同位置生長速率的差異，使得第三緩沖恢復(fù)子層中的晶體生長更均勻，第三緩沖恢復(fù)子層的表面更平整，有利于在其上生長的外延層結(jié)構(gòu)減少引入晶體缺陷，即進(jìn)一步阻隔了晶體缺陷的向上衍生。通過上述分三層生長緩沖恢復(fù)層，能有效減少引入多量子阱層的晶體缺陷，從而提高制備出來的外延片的質(zhì)量，同時(shí)也減少緩沖恢復(fù)層的生長時(shí)間，提高外延片的制備速度。
[0088]實(shí)施例三
[0089]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種發(fā)光二極管外延片，參見圖6，該發(fā)光二極管外延片包括:襯底10和依次覆蓋在襯底10上的低溫緩沖層11、三維重結(jié)晶成核層12、緩沖恢復(fù)層13、不摻雜層14、?型層15、多量子阱層16、低溫？型層17、電子阻擋層18、高溫？型層19以及？型歐姆接觸層20。
[0090]該緩沖恢復(fù)層13包括:以第一生長速率生長的第一緩沖恢復(fù)子層131、以第二生長速率生長的第二緩沖恢復(fù)子層132以及以第三生長速率生長的第三緩沖恢復(fù)子層133。
[0091]第一緩沖恢復(fù)子層131覆蓋在三維重結(jié)晶成核層12上，第二緩沖恢復(fù)子層132覆蓋在第一緩沖恢復(fù)子層131上，第三緩沖恢復(fù)子層133覆蓋在第二緩沖恢復(fù)子層132上。
[0092]第一生長速率為0.2?1.011111/86(3，第二生長速率為0.50?2.011111/86(3，第三生長速率為0.2?1.011111/86(3，且第二生長速率大于第一生長速率和第三生長速率。
[0093]優(yōu)選地，當(dāng)發(fā)光二極管外延片為綠光二極管外延片時(shí)，第一生長速率、第二生長速率和第三生長速率分別為:0.45-0.511111/860^0.55-0.611111/300 和 0.5-0.5511111/300 ；
[0094]當(dāng)發(fā)光二極管外延片為藍(lán)光二極管外延片時(shí)，第一生長速率、第二生長速率和第三生長速率分別為:0.4-0.4511111/860^0.55-0.611111/300 和 0.45-0.511111/3000
[0095]具體地，第二緩沖恢復(fù)子層132與第一緩沖恢復(fù)子層131的厚度的比值范圍為
1.3?4，第三緩沖恢復(fù)子層133與第一緩沖恢復(fù)子層131的厚度的比值范圍為0.3?3。
[0096]進(jìn)一步地，第一緩沖恢復(fù)子層131的厚度為50?15011%第二緩沖恢復(fù)子層132的厚度為200?80011111，第三緩沖恢復(fù)子層133的厚度為50?150111110
[0097]進(jìn)一步地，多量子阱層16為5?11個(gè)周期的量子阱，每個(gè)周期的1116^/6^量子阱包括1成抓阱層和皇層，1116^阱層的厚度為3?皇層的厚度為9?2011111。
[0098]在本實(shí)施例中，低溫緩沖層11的厚度為15?35110 ；三維重結(jié)晶成核層12的厚度為100?600=111 ；不摻雜層14的厚度為800?1200=111 #型層15的厚度為1?3 VIII ；低溫？型層17的厚度為10?100=111 ；電子阻擋層18的厚度為50?1501^ ；高溫？型層19的厚度為100?800=111 ；？型歐姆接觸層20的厚度為10?
[0099]本實(shí)施例中的發(fā)光二極管外延片的制備方法前文已說明，這里不再贅述。
[0100]本發(fā)明實(shí)施例通過分三層生長緩沖恢復(fù)層，即以第一生長速率生長第一緩沖恢復(fù)子層；在第一緩沖恢復(fù)子層上，以第二生長速率生長第二緩沖恢復(fù)子層；在第二緩沖恢復(fù)子層上，以第三生長速率生長第三緩沖恢復(fù)子層；而第一生長速率為0.2?1.011111/86(3，第二生長速率為0.50?2.011111/86(3，第三生長速率為0.2?1.011111/86(3，第二生長速率大于第一生長速率和第三生長速率。在本實(shí)施例中，第一緩沖恢復(fù)子層采用相對(duì)較慢的第一生長速率生長，有利于第一緩沖恢復(fù)子層的結(jié)晶顆粒在三維重結(jié)晶成核層中的三維島狀晶粒的島間沉積(即島與島之間沉積)，這樣有利于填平三維島狀晶粒之間的間隙，阻隔一部分晶體缺陷繼續(xù)向上衍生。第二緩沖恢復(fù)子層采用相對(duì)較快的第二生長速率生長，使得第二緩沖恢復(fù)子層能迅速鋪平第一緩沖恢復(fù)子層表面的未鋪平的粗糙結(jié)構(gòu)，既能有效減少緩沖恢復(fù)層的工藝生長時(shí)間，又有利于后續(xù)其他外延層的生長。第三緩沖恢復(fù)子層采用較慢的第三生長速率生長，可以減小第三緩沖恢復(fù)子層不同位置生長速率的差異，使得第三緩沖恢復(fù)子層中的晶體生長更均勻，第三緩沖恢復(fù)子層的表面更平整，有利于在其上生長的外延層結(jié)構(gòu)減少引入晶體缺陷，即進(jìn)一步阻隔了晶體缺陷的向上衍生。通過上述分三層生長緩沖恢復(fù)層，能有效減少引入多量子阱層的晶體缺陷，從而提高制備出來的外延片的質(zhì)量，同時(shí)也減少緩沖恢復(fù)層的生長時(shí)間，提高外延片的制備速度。
[0101]上述本發(fā)明實(shí)施例序號(hào)僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。
[0102]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)光二極管外延片制備方法，所述方法包括:在襯底上依次生長低溫緩沖層、三維重結(jié)晶成核層、緩沖恢復(fù)層、N型層、多量子阱層以及P型層，其特征在于，生長所述緩沖恢復(fù)層包括: 在所述三維重結(jié)晶成核層上，以第一生長速率生長第一緩沖恢復(fù)子層； 在所述第一緩沖恢復(fù)子層上，以第二生長速率生長第二緩沖恢復(fù)子層； 在所述第二緩沖恢復(fù)子層上，以第三生長速率生長第三緩沖恢復(fù)子層； 所述第一生長速率為0.2?1.0nm/sec，所述第二生長速率為0.50?2.0nm/sec，所述第三生長速率為0.2?1.0nm/sec,且所述第二生長速率大于所述第一生長速率和所述第三生長速率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述發(fā)光二極管外延片為綠光二極管外延片時(shí)，所述第一生長速率、所述第二生長速率和所述第三生長速率分別為:0.45-0.5nm/sec、0.55-0.6nm/sec 和 0.5-0.55nm/sec ； 當(dāng)所述發(fā)光二極管外延片為藍(lán)光二極管外延片時(shí)，所述第一生長速率、所述第二生長速率和所述第三生長速率分別為:0.4-0.45nm/sec、0.55-0.6nm/sec和0.45-0.5nm/sec。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二緩沖恢復(fù)子層與所述第一緩沖恢復(fù)子層的厚度的比值范圍為1.3?4，所述第三緩沖恢復(fù)子層與所述第一緩沖恢復(fù)子層的厚度的比值范圍為0.3?3。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一緩沖恢復(fù)子層的厚度為50?150nm，所述第二緩沖恢復(fù)子層的厚度為200?800nm，所述第三緩沖恢復(fù)子層的厚度為50 ?150nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第一緩沖恢復(fù)子層、所述第二緩沖恢復(fù)子層以及所述第三緩沖恢復(fù)子層的生長溫度均為950°C?1100°C，所述第一緩沖恢復(fù)子層、所述第二緩沖恢復(fù)子層以及所述第三緩沖恢復(fù)子層的生長壓力均為100?500Torro
6.一種發(fā)光二極管外延片，所述發(fā)光二極管外延片包括:襯底和依次覆蓋在所述襯底上的低溫緩沖層、三維重結(jié)晶成核層、緩沖恢復(fù)層、不摻雜層、N型層、多量子阱層、低溫P型層、電子阻擋層、高溫P型層以及P型歐姆接觸層，其特征在于，所述緩沖恢復(fù)層包括:以第一生長速率生長的第一緩沖恢復(fù)子層、以第二生長速率生長的第二緩沖恢復(fù)子層以及以第三生長速率生長的第三緩沖恢復(fù)子層， 所述第一緩沖恢復(fù)子層覆蓋在所述三維重結(jié)晶成核層上，所述第二緩沖恢復(fù)子層覆蓋在所述第一緩沖恢復(fù)子層上，所述第三緩沖恢復(fù)子層覆蓋在所述第二緩沖恢復(fù)子層上， 所述第一生長速率為0.2?1.0nm/sec，所述第二生長速率為0.50?2.0nm/sec，所述第三生長速率為0.2?1.0nm/sec,且所述第二生長速率大于所述第一生長速率和所述第三生長速率。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管外延片，其特征在于，當(dāng)所述發(fā)光二極管外延片為綠光二極管外延片時(shí)，所述第一生長速率、所述第二生長速率和所述第三生長速率分別為:0.45-0.5nm/sec、0.55-0.6nm/sec 和 0.5-0.55nm/sec ； 當(dāng)所述發(fā)光二極管外延片為藍(lán)光二極管外延片時(shí)，所述第一生長速率、所述第二生長速率和所述第三生長速率分別為:0.4-0.45nm/sec、0.55-0.6nm/sec和0.45-0.5nm/sec。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管外延片，其特征在于，所述第二緩沖恢復(fù)子層與所述第一緩沖恢復(fù)子層的厚度的比值范圍為1.3?4，所述第三緩沖恢復(fù)子層與所述第一緩沖恢復(fù)子層的厚度的比值范圍為0.3?3。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管外延片，其特征在于，所述第一緩沖恢復(fù)子層的厚度為50?150nm，所述第二緩沖恢復(fù)子層的厚度為200?800nm，所述第三緩沖恢復(fù)子層的厚度為50?150nnu
10.根據(jù)權(quán)利要求6-9任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管外延片，其特征在于，所述多量子阱層為5?11個(gè)周期的InGaN/GaN量子阱，每個(gè)周期的所述InGaN/GaN量子阱包括InGaN阱層和GaN皇層，所述InGaN講層的厚度為3?4nm，所述GaN皇層的厚度為9?20nm。
【文檔編號(hào)】H01L33/00GK104465918SQ201410604442
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】王群, 郭炳磊, 葛永暉, 曹陽, 張志剛, 胡加輝, 魏世禎 申請(qǐng)人:華燦光電(蘇州）有限公司