一種發(fā)光二極管外延片及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種發(fā)光二極管外延片及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著技術(shù)的發(fā)展，成本的控制在商業(yè)化生產(chǎn)中顯得尤為重要。發(fā)光二極管(LightEmitting D1de，簡稱LED)芯片成本隨著LED外延片尺寸的增大而降低，所以在大尺寸襯底上外延是大勢所趨，但是伴隨著襯底尺寸的增大，襯底和外延層之間由于晶格失配和熱失配引起的外延片翹曲度也隨之增加。
[0003]大尺寸外延片通常包括藍寶石襯底、以及依次層疊在藍寶石襯底上的A1N成核層、未摻雜GaN層、N型層、多量子阱層和P型層。A1N成核層生長底層GaN時會使襯底變凹，并在生長多量子阱層時產(chǎn)生相反的應(yīng)力使襯底逐漸變平，以降低外延片的翹曲度。
[0004]在實現(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]A1N成核層在生長多量子阱層時產(chǎn)生的相反應(yīng)力容易過大而造成襯底凸起，多量子阱層受熱不均，產(chǎn)生的波長均勻性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)生的波長均勻性較差的問題，本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光二極管外延片及其制作方法。所述技術(shù)方案如下:
[0007]—方面，本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光二極管外延片，所述發(fā)光二極管外延片包括藍寶石襯底、以及依次層疊在所述藍寶石襯底上的A1N成核層、未摻雜GaN層、N型層、多量子阱層和P型層，所述A1N成核層為二維平面狀，所述發(fā)光二極管外延片還包括層疊在所述A1N成核層和所述未摻雜GaN層之間的GaN成核層，所述GaN成核層為三維島狀。
[0008]可選地，所述A1N成核層的厚度為5-30nm。
[0009]可選地，所述GaN成核層的厚度為5_30nm。
[0010]另一方面，本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光二極管外延片的制作方法，所述制作方法包括:
[0011]在藍寶石襯底上形成A1N成核層，所述A1N成核層為二維平面狀；
[0012]在所述A1N成核層上形成GaN成核層，所述GaN成核層為三維島狀；
[0013]在所述A1N成核層和所述GaN成核層上形成未摻雜GaN層；
[0014]在所述未摻雜GaN層上形成N型層；
[0015]在所述N型層上形成多量子阱層；
[0016]在所述多量子阱層上形成P型層。
[0017]可選地，所述A1N成核層的厚度為5-30nmo
[0018]可選地，所述GaN成核層的厚度為5_30nm。
[0019]在本發(fā)明一種可能的實現(xiàn)方式中，所述在所述A1N成核層上形成GaN成核層，包括:
[0020]在所述A1N成核層上沉積一層GaN ；
[0021 ] 將溫度升高，對沉積的所述GaN進行退火，使沉積的所述GaN重新結(jié)晶成為三維島狀，得到所述GaN成核層。
[0022]可選地，進行退火的溫度為800-1100°C。
[0023]在本發(fā)明另一種可能的實現(xiàn)方式中，所述在藍寶石襯底上形成A1N成核層，包括:
[0024]在所述藍寶石襯底上沉積所述A1N成核層。
[0025]在本發(fā)明又一種可能的實現(xiàn)方式中，所述在藍寶石襯底上形成A1N成核層，包括:
[0026]在所述藍寶石襯底上形成一層A1膜；
[0027]利用NH3將所述A1膜氮化，形成所述A1N成核層。
[0028]本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:
[0029]通過在A1N成核層和未摻雜GaN層之間層疊GaN成核層，GaN成核層在生長量子阱時可以避免外延片過度凸起，從而改善外延片波長的均勻性，提高外延片的良率。
【附圖說明】
[0030]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實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)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0031]圖1是本發(fā)明實施例一提供的一種發(fā)光二極管外延片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2是本發(fā)明實施例二提供的一種發(fā)光二極管外延片的制作方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0033]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。
[0034]實施例一
[0035]本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光二極管外延片，參見圖1，該發(fā)光二極管外延片包括藍寶石襯底1、以及依次層疊在藍寶石襯底1上的A1N成核層2、GaN成核層3、未摻雜GaN層4、N型層5、多量子阱層6和P型層7。
[0036]在本實施例中，A1N成核層2為二維平面狀，GaN成核層3為三維島狀。
[0037]可選地，A1N成核層2的厚度可以為5-30nm。當A1N成核層2的厚度小于5nm時，A1N成核層2不容易形成二維平面狀，從三維島狀的GaN成核層3之間露出的A1N成核層2減少，無法利用A1N成核層2避免GaN成核層3在生長時會使襯底凹得太厲害而使外延片破裂；當A1N成核層2的厚度大于30nm時，會使生長的GaN質(zhì)量太差。
[0038]優(yōu)選地，A1N成核層2的厚度可以為15nm。
[0039]可選地，GaN成核層3的厚度可以為5_30nm。當GaN成核層3的厚度小于5nm時，形成GaN成核層3時容易將GaN完全分解，無法形成GaN成核層3 ;當GaN成核層3的厚度大于30nm時，不容易形成三維島狀的GaN。
[0040]優(yōu)選地，GaN成核層3的厚度可以為8nm。
[0041 ] 在具體實現(xiàn)中，N型層5可以為N型GaN層，多量子阱層6可以為交替形成的InGaN層和GaN層，P型層7可以為P型GaN層。
[0042]本發(fā)明實施例通過在A1N成核層和未摻雜GaN層之間層疊GaN成核層，GaN成核層在生長量子阱時可以避免外延片過度凸起，從而改善外延片波長的均勻性，提高外延片的良率。而且GaN成核層為三維島狀，一部分未摻雜GaN層直接層疊在A1N成核層，A1N成核層在生長底層GaN時可以避免GaN成核層造成襯底凹曲程度過大而破片，保證了外延片的完整性，保證了外延片的良率。
[0043]實施例二
[0044]本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光二極管外延片的制作方法，參見圖2，該制作方法包括:
[0045]步驟201:在藍寶石襯底上形成A1N成核層。
[0046]在本實施例中，A1N成核層為二維平面狀。
[0047]可選地，A1N成核層的厚度可以為5-30nm。當A1N成核層的厚度小于5nm時，A1N成核層不容易形成二維平面狀，從三維島狀的GaN成核層之間露出的A1N成核層減少，無法利用A1N成核層避免GaN成核層在生長時會使襯底凹得太厲害而使外延片破裂；當A1N成核層的厚度大于30nm時，會使生長的GaN質(zhì)量太差。
[0048]優(yōu)選地，A1N成核層的厚度可以為15nm。
[0049]在本實施例的一種實現(xiàn)方式中，該步驟201可以包括:
[0050]在藍寶石襯底上沉積A1N成核層。
[0051]在本實施例的另一種實現(xiàn)方式中，該步驟201可以包括:
[0052]在藍寶石襯底上形成一層A1膜；
[0053]利用NH3將A1膜氮化，形成A1N成核層。
[0054]步驟202:在A1N成核層上形成GaN成核層。
[0055]在本實施例中，GaN成核層為三維島狀。
[0056]可選地，GaN成核層的厚度可以為5_30nm。當GaN成核層的厚度小于5nm時，形成GaN成核層時容易將GaN完全溶解，無法形成GaN成核層；當GaN成核層的厚度大于30nm時，不容易形成三維島狀的GaN。
[0057]優(yōu)選地，GaN成核層的厚度可以為8nm。
[0058]在本實施例的又一種實現(xiàn)方式中，該步驟202可以包括:
[0059]在A1N成核層上沉積一層GaN ；
[0060]將溫度升高，對沉積的GaN進行退火，使沉積的GaN重新結(jié)晶成為三維島狀，得到GaN成核層。
[0061]可選地，進行退火的溫度可以為800-1100°C。當進行退火的溫度低于800°C時，形成的GaN成核層質(zhì)量較差；當進行退火的溫度高于1100°C時，會將GaN全部溶解。
[0062]優(yōu)選地，進行退火的溫度可以為1000°C。
[0063]步驟203:在A1N成核層和GaN成核層上形成未摻雜GaN層。
[0064]步驟204:在未摻雜GaN層上形成N型層。
[0065]步驟205:在N型層上形成多量子阱層。
[0066]步驟206:在多量子阱層上形成P型層。
[0067]本發(fā)明實施例通過在A1N成核層和未摻雜GaN層之間層疊GaN成核層，GaN成核層在生長量子阱時可以避免外延片過度凸起，從而改善外延片波長的均勻性，提高外延片的良率。而且GaN成核層為三維島狀，一部分未摻雜GaN層直接層疊在A1N成核層，A1N成核層在生長底層GaN時可以避免GaN成核層造成襯底凹曲程度過大而破片，保證了外延片的完整性，保證了外延片的良率。
[0068]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，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、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種發(fā)光二極管外延片，所述發(fā)光二極管外延片包括藍寶石襯底、以及依次層疊在所述藍寶石襯底上的A1N成核層、未摻雜GaN層、N型層、多量子阱層和P型層，所述A1N成核層為二維平面狀，其特征在于，所述發(fā)光二極管外延片還包括層疊在所述A1N成核層和所述未摻雜GaN層之間的GaN成核層，所述GaN成核層為三維島狀。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管外延片，其特征在于，所述A1N成核層的厚度為5_30nmo3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)光二極管外延片，其特征在于，所述GaN成核層的厚度為 5_30nm。4.一種發(fā)光二極管外延片的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括: 在藍寶石襯底上形成A1N成核層，所述A1N成核層為二維平面狀； 在所述A1N成核層上形成GaN成核層，所述GaN成核層為三維島狀； 在所述A1N成核層和所述GaN成核層上形成未摻雜GaN層； 在所述未摻雜GaN層上形成N型層； 在所述N型層上形成多量子阱層； 在所述多量子阱層上形成P型層。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述A1N成核層的厚度為5-30nm。6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的制作方法，其特征在于，所述GaN成核層的厚度為5_30nmo7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的制作方法，其特征在于，所述在所述A1N成核層上形成GaN成核層，包括: 在所述A1N成核層上沉積一層GaN ； 將溫度升高，對沉積的所述GaN進行退火，使沉積的所述GaN重新結(jié)晶成為三維島狀，得到所述GaN成核層。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制作方法，其特征在于，進行退火的溫度為800-1100Γ。9.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的制作方法，其特征在于，所述在藍寶石襯底上形成A1N成核層，包括: 在所述藍寶石襯底上沉積所述A1N成核層。10.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的制作方法，其特征在于，所述在藍寶石襯底上形成A1N成核層，包括: 在所述藍寶石襯底上形成一層A1膜； 利用NH3將所述A1膜氮化，形成所述A1N成核層。
【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作方法，屬于半導體技術(shù)領(lǐng)域。所述發(fā)光二極管外延片包括藍寶石襯底、以及依次層疊在所述藍寶石襯底上的AlN成核層、未摻雜GaN層、N型層、多量子阱層和P型層，所述AlN成核層為二維平面狀，所述發(fā)光二極管外延片還包括層疊在所述AlN成核層和所述未摻雜GaN層之間的GaN成核層，所述GaN成核層為三維島狀。本發(fā)明通過在AlN成核層和未摻雜GaN層之間層疊GaN成核層，GaN成核層在生長量子阱時可以避免外延片過度凸起，從而改善外延片波長的均勻性，提高外延片的良率。
【IPC分類】H01L33/00, H01L33/12
【公開號】CN105390577
【申請?zhí)枴緾N201510703782
【發(fā)明人】吳克敏, 徐瑾, 王江波
【申請人】華燦光電股份有限公司
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年10月26日