一種GaN基發(fā)光二極管的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種GaN基發(fā)光二極管的制備方法，包括：提供一襯底；在所述襯底上生長(zhǎng)N型GaN層；在所述N型GaN層上生長(zhǎng)量子阱層；在所述量子阱層上生長(zhǎng)P型GaN層；其中，所述N型GaN層或/和所述P型GaN層采用變溫生長(zhǎng)，所述變溫生長(zhǎng)中的溫度為周期性波動(dòng)溫度。本發(fā)明所述N型GaN層或/和所述P型GaN層通過(guò)采用變溫生長(zhǎng)，可以改善所述N型GaN層或/和P型GaN層的晶體質(zhì)量，進(jìn)而提升GaN基發(fā)光二極管的發(fā)光效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種GaN基發(fā)光二極管的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體發(fā)光領(lǐng)域，特別是涉及一種GaN基發(fā)光二極管的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著發(fā)光二極管技術(shù)的進(jìn)步和光效的提高，發(fā)光二極管已經(jīng)成為新一代的照明光源，普遍應(yīng)用于背光源、顯示屏、裝飾照明，并且逐漸進(jìn)入家用照明、室外照明領(lǐng)域。GaN基發(fā)光二極管作為固態(tài)光源以其高亮度、高效率、長(zhǎng)壽命、節(jié)能環(huán)保、體積小等優(yōu)點(diǎn)成為國(guó)際半導(dǎo)體和照明領(lǐng)域研發(fā)與產(chǎn)業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。但是GaN基發(fā)光二極管中由于藍(lán)寶石、SiC或Si襯底和GaN基薄膜的晶格常數(shù)和熱膨脹系數(shù)的不同導(dǎo)致GaN薄膜存在大量的位錯(cuò)缺陷，嚴(yán)重影響GaN基發(fā)光二極管的發(fā)光效率，因此改善GaN薄膜的晶體質(zhì)量就成為提高GaN基發(fā)光二極管發(fā)光效率的重要手段。
[0003]因此，針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，有必要提供一種GaN基發(fā)光二極管的制備方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有GaN薄膜晶體質(zhì)量差導(dǎo)致GaN基發(fā)光二極管發(fā)光效率低的問(wèn)題，提供一種GaN基發(fā)光二極管的制備方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種GaN基發(fā)光二極管的制備方法，所述制備方法包括:
[0006]提供一襯底；
[0007]在所述襯底上生長(zhǎng)N型GaN層；
[0008]在所述N型GaN層上生長(zhǎng)量子阱層；
[0009]在所述量子阱層上生長(zhǎng)P型GaN層；
[0010]其中，所述N型GaN層或/和所述P型GaN層采用變溫生長(zhǎng)，所述變溫生長(zhǎng)中的溫度為周期性波動(dòng)溫度。
[0011]進(jìn)一步的，在所述的制備方法中，所述周期性波動(dòng)溫度的波動(dòng)幅度為20°C?300Γ。
[0012]較佳的，在所述的制備方法中，所述變溫生長(zhǎng)為周期性第一溫度和第二溫度交替生長(zhǎng)，所述第一溫度高于所述第二溫度。
[0013]可選的，在所述的制備方法中，所述周期性波動(dòng)溫度的波動(dòng)幅度為變動(dòng)的。
[0014]較佳的，在所述的制備方法中，所述周期性波動(dòng)溫度的時(shí)間周期為固定的。
[0015]可選的，在所述的制備方法中，所述周期性波動(dòng)溫度的時(shí)間周期為變動(dòng)的。
[0016]進(jìn)一步的，在所述的制備方法中，所述N型GaN層生長(zhǎng)溫度的范圍為700°C?1200°C，生長(zhǎng)厚度為1.5um?4.5um，所述N型GaN層的Si慘雜濃度為lel8cm—3?3el9cm—3。
[0017]進(jìn)一步的，在所述的制備方法中，所述P型GaN層生長(zhǎng)溫度的范圍為700°C?1100°C，生長(zhǎng)厚度為30nm?500nm，所述P型GaN層的Mg慘雜濃度為5el8cm—3?5e20cm—30
[0018]進(jìn)一步的，在所述的制備方法中，在所述襯底和N型GaN層之間形成依次層疊的緩沖層和未摻雜GaN層。
[0019]進(jìn)一步的，在所述的制備方法中，在所述量子阱層和P型GaN層之間形成依次層疊的未摻雜AlGaN層、低溫P型GaN層和P型電子阻擋層。
[0020]進(jìn)一步的，在所述的制備方法中，所述襯底為藍(lán)寶石襯底、GaN襯底、硅襯底或碳化硅襯底。
[0021]進(jìn)一步的，在所述的制備方法中，所述量子阱層包括在所述N型GaN層上依次層疊的淺量子阱結(jié)構(gòu)和多量子阱結(jié)構(gòu)。
[0022]進(jìn)一步的，在所述的制備方法中，所述量子阱層的生長(zhǎng)溫度為700°C?900°C。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0024]本發(fā)明采用變溫的方式生長(zhǎng)N型GaN層或/和P型GaN層，不同的生長(zhǎng)溫度可以改變N型GaN層或/和P型GaN層的碳含量，同時(shí)，不同的生長(zhǎng)溫度可以改變N型GaN晶體或/和P型GaN晶體的橫向生長(zhǎng)速率和縱向生長(zhǎng)速率，從而減少N型GaN層或/和P型GaN層的位錯(cuò)缺陷，提高發(fā)光二極管基本結(jié)構(gòu)中N型GaN層或/和P型GaN層的晶體質(zhì)量，進(jìn)而提升GaN基發(fā)光二極管的發(fā)光效率。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本發(fā)明一種GaN基發(fā)光二極管的制備方法的流程圖；
[0026]圖2、圖3、圖5和圖6為本發(fā)明實(shí)施例1的一種GaN基發(fā)光二極管制備方法的各工藝步驟中的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中N型GaN層變溫生長(zhǎng)的生長(zhǎng)時(shí)間t和生長(zhǎng)溫度T的關(guān)系曲線圖；
[0028]圖7至圖8為本發(fā)明實(shí)施例2的一種GaN基發(fā)光二極管制備方法的各工藝步驟中的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖9為本發(fā)明實(shí)施例中P型GaN層變溫生長(zhǎng)的生長(zhǎng)時(shí)間t和生長(zhǎng)溫度T的關(guān)系曲線圖；
[0030]圖10為本發(fā)明實(shí)施例3的一種GaN基發(fā)光二極管制備方法的各工藝步驟中的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面將結(jié)合流程圖和示意圖對(duì)本發(fā)明的GaN基發(fā)光二極管的制備方法進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明，而仍然實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列描述應(yīng)當(dāng)被理解為對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道，而并不作為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0032]在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。根據(jù)下面說(shuō)明和權(quán)利要求書(shū)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
[0033]本發(fā)明的核心思想在于，本發(fā)明提供一種GaN基發(fā)光二極管的制備方法，如圖1所示:包括以下步驟:
[0034]步驟S1、提供一襯底；
[0035]步驟S2、在所述襯底上生長(zhǎng)N型GaN層；
[0036]步驟S3、在所述N型GaN層上生長(zhǎng)量子阱層；
[0037]步驟S4、在所述量子阱層上生長(zhǎng)P型GaN層；
[0038]其中，所述N型GaN層或/和所述P型GaN層采用變溫生長(zhǎng)，所述變溫生長(zhǎng)中的溫度為周期性波動(dòng)溫度。
[0039]本發(fā)明采用變溫的方式生長(zhǎng)N型GaN層或/和P型GaN層，不同的生長(zhǎng)溫度可以改變N型GaN層或/和P型GaN層的碳含量，同時(shí)，不同的生長(zhǎng)溫度可以改變N型GaN晶體或/和P型GaN晶體的橫向生長(zhǎng)速率和縱向生長(zhǎng)速率，從而減少N型GaN層或/和P型GaN層的位錯(cuò)缺陷，提高發(fā)光二極管基本結(jié)構(gòu)中N型GaN層或/和P型GaN層的晶體質(zhì)量，進(jìn)而提升GaN基發(fā)光二極管的發(fā)光效率。
[0040]以下列舉所述GaN基發(fā)光二極管的制備方法的幾個(gè)實(shí)施例，以清楚說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容，應(yīng)當(dāng)明確的是，本發(fā)明的內(nèi)容并不限制于以下實(shí)施例，其他通過(guò)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的常規(guī)技術(shù)手段的改進(jìn)亦在本發(fā)明的思想范圍之內(nèi)。
[0041 ] 實(shí)施例1:
[0042]如圖1所示，首先，進(jìn)行步驟SI，如圖2所示，提供一襯底100。所述襯底100的材料可以為藍(lán)寶石襯底、GaN襯底、硅襯底或碳化硅襯底。
[0043]然后，如圖1所示，進(jìn)行步驟S2，如圖3所示，在所述襯底100上生長(zhǎng)N型GaN層130。在實(shí)際生產(chǎn)中，在所述襯底100和所述N型GaN層130之間會(huì)形成依次層疊的緩沖層110和未摻雜GaN層120。所述緩沖層110的材料為6&1^故或416&1所述緩沖層110的生長(zhǎng)溫度為4501€?650°C，生長(zhǎng)厚度為15nm?50nm;所述未摻雜GaN層120的生長(zhǎng)溫度為900°C?1200°C。
[0044]所述N型GaN層130采用變溫生長(zhǎng)，所述變溫生長(zhǎng)中的溫度為周期性波動(dòng)溫度(其中，所述周期性波動(dòng)溫度為周期性高溫、低溫交替變化的溫度，每一周期中均具有一個(gè)高溫和一個(gè)低溫)，所述周期性波動(dòng)溫度的波動(dòng)幅度(其中，溫度的波動(dòng)幅度為高溫和低溫之間的溫度差)為20 °C?300 °C，例如50 °C、100 °C、200 °C。所述N型GaN層130的生長(zhǎng)溫度的范圍為700°C?1200°C，生長(zhǎng)厚度為1.5um?4.5um，所述N型GaN層130的Si摻雜濃度為lel8cm—3?3e19cm—30
[0045]在本實(shí)施例中，所述N型GaN層130采用周期性第一溫度(高溫)和第二溫度(低溫)交替生長(zhǎng)，即不同周期中，高溫的溫度均相同，且低溫的溫度均相同，不同周期中的溫度的波動(dòng)幅度相同。所述N型GaN層130的生長(zhǎng)時(shí)間t和生長(zhǎng)溫度T的曲線，如圖4所示，其中，T1S第一溫度，T2為第二溫度，所述第一溫度高于所述第二溫度，則所述周期性波動(dòng)溫度的波動(dòng)幅度AT = T1-T2，較佳的，所述第一溫度T1S1000 0C，第二溫度T2*950 °C，則本實(shí)施例中的波動(dòng)幅度AT為固定值50°C，t1Q至tn為第一個(gè)周期的時(shí)間，tn至t12為第二個(gè)周期的時(shí)間，以此類(lèi)推，tl(n-l)至tin為第η個(gè)周期的時(shí)間，11彡I，較佳的，每一周期的時(shí)間相同，即tll-t1 =
在具體的生長(zhǎng)過(guò)程中，從第一溫度到第二溫度實(shí)際是一個(gè)溫度漸變的過(guò)程，如圖4所示，At-n表示第一個(gè)周期中從第一溫度到第二溫度漸變的時(shí)間，同理，在周期性波動(dòng)溫度生長(zhǎng)中，從第二溫度到第一溫度實(shí)際也是一個(gè)溫度漸變的過(guò)程，如圖4所示，At+12表示第二個(gè)周期中從第二溫度到第一溫度漸變的時(shí)間。
[0046]顯然，在其他的實(shí)施例中，生長(zhǎng)N型GaN層130的周期性波動(dòng)溫度的波動(dòng)幅度是可變的，即不同周期中的第一溫度(高溫)和第二溫度(低溫)是不固定的，不同周期中的溫度的波動(dòng)幅度AT是可以不同的，而且，所述周期性波動(dòng)溫度的時(shí)間周期也是可變的，如tn-t10
f tl2_ttin-tl(n-l) ο
[0047]本實(shí)施例中所述N型GaN層130采用周期性第一溫度(高溫)和第二溫度(低溫)交替生長(zhǎng)，可以改變N型GaN層的碳含量，同時(shí)可以改變N型GaN晶體的橫向生長(zhǎng)速率和縱向生長(zhǎng)速率，從而減少N型GaN層的位錯(cuò)缺陷，提高發(fā)光二極管基本結(jié)構(gòu)中N型GaN層的晶體質(zhì)量。
[0048]接著，如圖1所示，進(jìn)行步驟S3，如圖5所示，在所述型N型GaN層130上生長(zhǎng)量子阱層140，所述量子阱層140包括在所述N型GaN層130上依次層疊的淺量子阱結(jié)構(gòu)1401和多量子阱結(jié)構(gòu)1402。所述量子阱層140的生長(zhǎng)溫度為700°C?900°C。較佳的，所述淺量子阱結(jié)構(gòu)1401由3?30組周期層疊的第一InGaN勢(shì)阱層和第一GaN勢(shì)皇層組成，所述多量子阱結(jié)構(gòu)1402由5?18組周期層疊的第二 InGaN勢(shì)阱層和第二 GaN勢(shì)皇層組成。所述第一 InGaN勢(shì)阱層厚度為1.0nm?4.0nm，所述第一GaN勢(shì)皇層厚度為I.0nm?9.0nm。所述第二InGaN勢(shì)講層厚度為2.0nm?4.0nm，所述第二 GaN勢(shì)皇層厚度為3.0nm?15.0nm。
[0049]最后，如圖1所示，進(jìn)行步驟S4，如圖6所示，采用固定溫度在所述量子阱層140上生長(zhǎng)P型GaN層180。所述P型GaN層180的生長(zhǎng)溫度為700 °C?1100 °C，生長(zhǎng)厚度為30nm?500nm，所述P型GaN層180的]\%慘雜濃度為5618011—3?5620011—3。
[0050]在實(shí)際生產(chǎn)中，如圖6所示，在所述量子阱層140和P型GaN層180之間會(huì)形成依次層疊的未摻雜AlGaN層150、低溫P型GaN層160和P型電子阻擋層170。較佳的，所述未摻雜AlGaN層150的Al組分在2%?20%之間，生長(zhǎng)厚度為20nm?35nm。所述低溫P型GaN層160的生長(zhǎng)厚度為1nm?100nm，Mg摻雜濃度為5el8cm—3?5e20cm—3，其生長(zhǎng)溫度低于所述型P型GaN層180的生長(zhǎng)溫度。所述P型電子阻擋層170為P型AlGaN、P型InAlGaN或P型AlGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)，所述P型電子阻擋層170的生長(zhǎng)厚度為30]11]1?8011111，]\%摻雜濃度為56180]1—3?5620011—30
[0051]在本實(shí)施例中，由于本實(shí)施例中所述N型GaN層130采用周期性第一溫度和第二溫度交替生長(zhǎng)，提高發(fā)光二極管基本結(jié)構(gòu)中N型GaN層的晶體質(zhì)量，進(jìn)而提升GaN基發(fā)光二極管的發(fā)光效率。
[0052]實(shí)施例2:
[0053]請(qǐng)參閱圖7-圖9，其中，在圖7-圖8中，參考標(biāo)號(hào)表示與圖2-圖6相同的表述與第一實(shí)施例的制備方法中相同的結(jié)構(gòu)，所述第二實(shí)施例的制備方法與所述第一實(shí)施例的制備方法的區(qū)別在于:
[0054]如圖7所示，在所述制備方法的步驟S2中，采用固定溫度在所述襯底100上生長(zhǎng)N型GaN層131。所述N型GaN層131的生長(zhǎng)溫度為700 °C?1200 °C，生長(zhǎng)厚度為1.5um?4.5um，所述N型GaN層131的Si摻雜濃度為lel8cm—3?3el9cm—3。
[0055]如圖8所示，在所述制備方法的步驟S4中，在所述量子阱層140上生長(zhǎng)P型GaN層181，所述P型GaN層181采用變溫生長(zhǎng)，所述變溫生長(zhǎng)中的溫度為周期性波動(dòng)溫度(其中，所述周期性波動(dòng)溫度為周期性高溫、低溫交替變化的溫度，每一周期中均具有一個(gè)高溫和一個(gè)低溫)，所述周期性波動(dòng)溫度的波動(dòng)幅度(其中，溫度的波動(dòng)幅度為高溫和低溫之間的溫度差)為20°(:?300°(:，例如50°(:、100°(:、200°(:。所述？型6&~層181的生長(zhǎng)溫度的范圍為700°C?1100°C，生長(zhǎng)厚度為30nm?150nm，所述P型GaN層181的Mg慘雜濃度為5e 18cm—3?5e20cm—30
[0056]在本實(shí)施例中，所述P型GaN層181采用周期性第一溫度(高溫)和第二溫度(低溫)交替生長(zhǎng)，即不同周期中，高溫的溫度均相同，且低溫的溫度均相同，不同周期中的溫度的波動(dòng)幅度相同。所述P型GaN層181的生長(zhǎng)時(shí)間t和生長(zhǎng)溫度T的曲線，如圖9所示，其中，T3為第一溫度，T4為第二溫度，所述第一溫度高于所述第二溫度，則所述周期性波動(dòng)溫度的波動(dòng)幅度ΛΤ = Τ3-Τ4，較佳的，所述第一溫度T3為950°C，第二溫度T4為900°C，則本實(shí)施例中的波動(dòng)幅度AT為固定值50°C，t2Q至t21為第一個(gè)周期的時(shí)間，t21至t22為第二個(gè)周期的時(shí)間，以此類(lèi)推，t2(n-1)至t2n為第η個(gè)周期的時(shí)間，Π彡I，較佳的，每一周期的時(shí)間相同，即?21_?20 = ?22-?21 = ?2η-?2(η-υ。在具體的生長(zhǎng)過(guò)程中，從第一溫度到第二溫度實(shí)際是一個(gè)溫度漸變的過(guò)程，如圖9所示，At-21表示第一個(gè)周期中從第一溫度到第二溫度漸變的時(shí)間，同理，在周期性波動(dòng)溫度生長(zhǎng)中，從第二溫度到第一溫度實(shí)際也是一個(gè)溫度漸變的過(guò)程，如圖9所示，Λt+22表示第二個(gè)周期中從第二溫度到第一溫度漸變的時(shí)間。
[0057]顯然，在其他的實(shí)施例中，生長(zhǎng)P型GaN層181的周期性波動(dòng)溫度的波動(dòng)幅度是可變的，即不同周期中的第一溫度(高溫)和第二溫度(低溫)是不固定的，不同周期中的溫度的波動(dòng)幅度AT是可以不同的，而且，所述周期性波動(dòng)溫度的時(shí)間周期也是可變的，如t21-t20
^?22-?21^?2η~?2(η-1) ο
[0058]本實(shí)施例中所述P型GaN層181采用周期性第一溫度(高溫)和第二溫度(低溫)交替生長(zhǎng)，可以改變P型GaN層的碳含量，同時(shí)可以改變P型GaN晶體的橫向生長(zhǎng)速率和縱向生長(zhǎng)速率，從而減少P型GaN層的位錯(cuò)缺陷，提高發(fā)光二極管基本結(jié)構(gòu)中P型GaN層的晶體質(zhì)量，進(jìn)而提升GaN基發(fā)光二極管的發(fā)光效率。
[0059]實(shí)施例3:
[0060]請(qǐng)參閱圖10，其中，在圖10中，參考標(biāo)號(hào)表不與圖2-圖6相同的表述與第一實(shí)施方式的制備方法中相同的結(jié)構(gòu)，所述第三實(shí)施例的制備方法和第一實(shí)施例的制備方法的區(qū)別在于:
[0061]如圖10所示，在所述制備方法的步驟S2中，在所述襯底100上生長(zhǎng)N型GaN層130，所述N型GaN層130采用變溫生長(zhǎng)，所述變溫生長(zhǎng)中的溫度為周期性波動(dòng)溫度(其中，所述周期性波動(dòng)溫度為周期性高溫、低溫交替變化的溫度，每一周期中均具有一個(gè)高溫和一個(gè)低溫)，所述周期性波動(dòng)溫度的波動(dòng)幅度(其中，溫度的波動(dòng)幅度為高溫和低溫之間的溫度差)為20°(:?300°(:，例如50°(:、100°(:、200°(:。所述~型6&~層130的生長(zhǎng)溫度的范圍為700°(:?1200°C，生長(zhǎng)厚度為1.5um?4.5um，所述N型GaN層130的Si摻雜濃度為lel8cm—3?3el9cm—30
[0062]在本實(shí)施例中，所述N型GaN層130采用周期性第一溫度(高溫)和第二溫度(低溫)交替生長(zhǎng)，即不同周期中，高溫的溫度均相同，且低溫的溫度均相同，不同周期中的溫度的波動(dòng)幅度相同。所述N型GaN層130的生長(zhǎng)時(shí)間t和生長(zhǎng)溫度T的曲線，如圖4所示，其中，T1S第一溫度，T2為第二溫度，所述第一溫度高于所述第二溫度，則所述周期性波動(dòng)溫度的波動(dòng)幅度AT = T1-T2，較佳的，所述第一溫度T1S1000 0C，第二溫度T2*950 °C，則本實(shí)施例中的波動(dòng)幅度AT為固定值50°C，t1Q至tn為第一個(gè)周期的時(shí)間，tn至t12為第二個(gè)周期的時(shí)間，以此類(lèi)推，tl(n-l)至tin為第η個(gè)周期的時(shí)間，11彡I，較佳的，每一周期的時(shí)間相同，即tll-t1 =
在具體的生長(zhǎng)過(guò)程中，從第一溫度到第二溫度實(shí)際是一個(gè)溫度漸變的過(guò)程，如圖4所示，At-n表示第一個(gè)周期中從第一溫度到第二溫度漸變的時(shí)間，同理，在周期性波動(dòng)溫度生長(zhǎng)中，從第二溫度到第一溫度實(shí)際也是一個(gè)溫度漸變的過(guò)程，如圖4所示，At+12表示第二個(gè)周期中從第二溫度到第一溫度漸變的時(shí)間。
[0063]如圖10所示，在所述制備方法的步驟S4中，在所述量子阱層140上生長(zhǎng)P型GaN層181，所述P型GaN層181采用變溫生長(zhǎng)，所述變溫生長(zhǎng)中的溫度為周期性波動(dòng)溫度(其中，所述周期性波動(dòng)溫度為周期性高溫、低溫交替變化的溫度，每一周期中均具有一個(gè)高溫和一個(gè)低溫)，所述周期性波動(dòng)溫度的波動(dòng)幅度(其中，溫度的波動(dòng)幅度為高溫和低溫之間的溫度差)為20°(:?300°(:，例如50°(:、100°(:、200°(:。所述？型6&~層181的生長(zhǎng)溫度的范圍為700°C?1100°C，生長(zhǎng)厚度為30nm?150nm，所述P型GaN層181的Mg慘雜濃度為5e 18cm—3?5e20cm—30
[0064]在本實(shí)施例中，所述P型GaN層181采用周期性第一溫度(高溫)和第二溫度(低溫)交替生長(zhǎng)，即不同周期中，高溫的溫度均相同，且低溫的溫度均相同，不同周期中的溫度的波動(dòng)幅度相同。所述P型GaN層181的生長(zhǎng)時(shí)間t和生長(zhǎng)溫度T的曲線，如圖9所示，其中，T3為第一溫度，T4為第二溫度，所述第一溫度高于所述第二溫度，則所述周期性波動(dòng)溫度的波動(dòng)幅度ΛΤ = Τ3-Τ4，較佳的，所述第一溫度T3為950°C，第二溫度T4為900°C，則本實(shí)施例中的波動(dòng)幅度AT為固定值50°C，t2Q至t21為第一個(gè)周期的時(shí)間，t21至t22為第二個(gè)周期的時(shí)間，以此類(lèi)推，t2(n-1)至t2n為第η個(gè)周期的時(shí)間，Π彡I，較佳的，每一周期的時(shí)間相同，即?21_?20 = ?22-?21 = ?2η-?2(η-υ。在具體的生長(zhǎng)過(guò)程中，從第一溫度到第二溫度實(shí)際是一個(gè)溫度漸變的過(guò)程，如圖9所示，At-21表示第一個(gè)周期中從第一溫度到第二溫度漸變的時(shí)間，同理，在周期性波動(dòng)溫度生長(zhǎng)中，從第二溫度到第一溫度實(shí)際也是一個(gè)溫度漸變的過(guò)程，如圖9所示，Λt+22表示第二個(gè)周期中從第二溫度到第一溫度漸變的時(shí)間。
[0065]顯然，在其他的實(shí)施例中，所述N型GaN層130和P型GaN層181的周期性波動(dòng)溫度的波動(dòng)幅度是可變的，即不同周期中的第一溫度(高溫)和第二溫度(低溫)是不固定的，不同周期中的溫度的波動(dòng)幅度AT是可以不同的，而且，所述周期性波動(dòng)溫度的時(shí)間周期也是可變的，如七11_1:10#1:12-1:11#1:111-1:1(11-1)，七21-七20#七22-七21#七211-七2(11-1)0
[0066]本實(shí)施例中所述N型GaN層和所述P型GaN層都采用變溫生長(zhǎng)，不同的生長(zhǎng)溫度可以改變N型GaN層和P型GaN層的碳含量，同時(shí)，不同的生長(zhǎng)溫度可以改變N型GaN晶體和P型GaN晶體的橫向生長(zhǎng)速率和縱向生長(zhǎng)速率，從而大大減少N型GaN層和P型GaN層的位錯(cuò)缺陷，提高發(fā)光二極管基本結(jié)構(gòu)中N型GaN層和P型GaN層的晶體質(zhì)量，進(jìn)而提升GaN基發(fā)光二極管的發(fā)光效率。
[0067]綜上，本發(fā)明提供的一種GaN基發(fā)光二極管的制備方法，該發(fā)明所述N型6&~層或/和所述P型GaN層采用變溫生長(zhǎng)，不同的生長(zhǎng)溫度可以改變N型GaN層或/和P型GaN層的碳含量，同時(shí)，不同的生長(zhǎng)溫度可以改變N型GaN晶體或/和P型GaN晶體的橫向生長(zhǎng)速率和縱向生長(zhǎng)速率，從而減少N型GaN層或/和P型GaN層的位錯(cuò)缺陷，提高發(fā)光二極管基本結(jié)構(gòu)中N型GaN層或/和P型GaN層的晶體質(zhì)量，進(jìn)而提升GaN基發(fā)光二極管的發(fā)光效率。
[0068]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種GaN基發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括: 提供一襯底； 在所述襯底上生長(zhǎng)N型GaN層； 在所述N型GaN層上生長(zhǎng)量子阱層； 在所述量子阱層上生長(zhǎng)P型GaN層； 其中，所述N型GaN層或/和所述P型GaN層采用變溫生長(zhǎng)，所述變溫生長(zhǎng)中的溫度為周期性波動(dòng)溫度。2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述周期性波動(dòng)溫度的波動(dòng)幅度為20°C?300 cC ο3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述變溫生長(zhǎng)為周期性第一溫度和第二溫度交替生長(zhǎng)，所述第一溫度高于所述第二溫度。4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述周期性波動(dòng)溫度的波動(dòng)幅度為變動(dòng)的。5.如權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述周期性波動(dòng)溫度的時(shí)間周期為固定的。6.如權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述周期性波動(dòng)溫度的時(shí)間周期為變動(dòng)的。7.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述N型GaN層生長(zhǎng)溫度的范圍為700°C?120CTC，生長(zhǎng)厚度為1.5um?4.5um，所述N型GaN層的Si慘雜濃度為lel8cm—3?3el9cm—308.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述P型GaN層生長(zhǎng)溫度的范圍為700°C?1100°C，生長(zhǎng)厚度為30nm?500nm，所述P型GaN層的Mg慘雜濃度為5el8cm—3?5e20cm—309.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法還包括:在所述襯底和N型GaN層之間形成依次層疊的緩沖層和未摻雜GaN層。10.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法還包括:在所述量子阱層和P型GaN層之間形成依次層疊的未摻雜AlGaN層、低溫P型GaN層和P型電子阻擋層。11.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述襯底為藍(lán)寶石襯底、GaN襯底、硅襯底或碳化硅襯底。12.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述量子阱層包括在所述N型GaN層上依次層疊的淺量子阱結(jié)構(gòu)和多量子阱結(jié)構(gòu)。13.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述量子阱層的生長(zhǎng)溫度為700°C?900。。。
【文檔編號(hào)】H01L33/00GK105914266SQ201610293359
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年5月5日
【發(fā)明人】馬后永, 琚晶, 游正璋, 李起鳴
【申請(qǐng)人】映瑞光電科技(上海)有限公司