Micro LED外延片的生长方法及MicroLED外延片专利检索-外延生长微电子学专利检索查询-专利查询网

Micro LED外延片的生长方法及MicroLED外延片

阅读：135发布：2020-05-08

专利汇可以提供Micro LED外延片的生长方法及MicroLED外延片专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本公开公开了一种Micro LED 外延片的生长方法及Micro LED外延片，属于半导体技术领域。生长方法包括：将衬底放入反应设备内的承载体上，对衬底进行预处理；在衬底上依次生长低温缓冲层、高温外延层、N型半导体层、有源层、电子阻挡层和P型半导体层，有源层包括依次层叠的多个周期结构，每个周期结构包括依次层叠的量子阱和量子垒；低温缓冲层、高温外延层、N型半导体层、量子阱、量子垒、电子阻挡层和P型半导体层均在停止向反应设备内通入反应气体，对反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整之后，向反应设备内通入反应气体生长形成。本公开可以满足Micro LED的要求。，下面是Micro LED外延片的生长方法及MicroLED外延片专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种Micro LED外延片的生长方法，其特征在于，所述生长方法包括：
将衬底放入反应设备内的承载体上，对所述衬底进行预处理；
停止向所述反应设备内通入反应气体，对所述反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整，并在所述反应设备提供的生长条件调整之后，向所述反应设备内通入所述反应气体，在所述衬底上生长低温缓冲层；
停止向所述反应设备内通入反应气体，对所述反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整，并在所述反应设备提供的生长条件调整之后，向所述反应设备内通入反应气体，在所述低温缓冲层上生长高温外延层；
停止向所述反应设备内通入反应气体，对所述反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整，并在所述反应设备提供的生长条件调整之后，向所述反应设备内通入反应气体，在所述高温外延层上生长N型半导体层；
在所述N型半导体层上生长有源层，所述有源层包括依次层叠的多个周期结构，每个所述周期结构包括依次层叠的量子阱和量子垒；每个所述周期结构的生长过程包括：停止向所述反应设备内通入反应气体，对所述反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整，并在所述反应设备提供的生长条件调整之后，向所述反应设备内通入反应气体，生长所述量子阱；停止向所述反应设备内通入反应气体，对所述反应设备提供的生长条件进行调整，并在所述反应设备提供的生长条件调整之后，向所述反应设备内通入反应气体，生长所述量子垒；
停止向所述反应设备内通入反应气体，对所述反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整，并在所述反应设备提供的生长条件调整之后，向所述反应设备内通入反应气体，在所述有源层上生长电子阻挡层；
停止向所述反应设备内通入反应气体，对所述反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整，并在所述反应设备提供的生长条件调整之后，向所述反应设备内通入反应气体，在所述电子阻挡层上生长P型半导体层；
其中，所述生长条件包括所述反应设备内的温度、所述反应设备内的压力、所述承载体的转速、以及所述反应气体的种类；每个所述阶段调整的生长条件的数量为一个；所述低温缓冲层、所述高温外延层、所述N型半导体层、所述量子阱、所述量子垒、所述电子阻挡层和所述P型半导体层的生长条件各不相同。
2.根据权利要求1所述的生长方法，其特征在于，在对所述反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整的过程中，对所述反应设备内的温度进行调整、对所述反应设备内的压力进行调整、以及对所述承载体的转速进行调整均在对所述反应气体的种类进行调整之前。
3.根据权利要求2所述的生长方法，其特征在于，对所述反应设备内的温度进行调整在对所述反应设备内的压力进行调整之前，对所述反应设备内的压力进行调整在对所述承载体的转速进行调整之前。
4.根据权利要求1～3任一项所述的生长方法，其特征在于，在对所述低温缓冲层的生长条件进行的调整中，所述多个阶段的数量为5个～10个，每个所述阶段的持续时间为
15min～30min。
5.根据权利要求1～3任一项所述的生长方法，其特征在于，在对所述高温外延层的生长条件进行的调整中，所述多个阶段的数量为3个～8个，每个所述阶段的持续时间为10min～25min。
6.根据权利要求1～3任一项所述的生长方法，其特征在于，在对所述N型半导体层的生长条件进行的调整中，所述多个阶段的数量为4个～10个，每个所述阶段的持续时间为5min～15min。
7.根据权利要求1～3任一项所述的生长方法，其特征在于，在对所述量子阱或所述量子垒的生长条件进行的调整中，所述多个阶段的数量为6个～15个，每个所述阶段的持续时间为12min～30min。
8.根据权利要求1～3任一项所述的生长方法，其特征在于，在对所述电子阻挡层的生长条件进行的调整中，所述多个阶段的数量为5个～12个，每个所述阶段的持续时间为
12min～25min。
9.根据权利要求1～3任一项所述的生长方法，其特征在于，在对所述P型半导体层的生长条件进行的调整中，所述多个阶段的数量为3个～8个，每个所述阶段的持续时间为5min～15min。
10.一种Micro LED外延片，所述Micro LED外延片包括衬底以及依次层叠在所述衬底上的低温缓冲层、高温外延层、N型半导体层、有源层、电子阻挡层和P型半导体层，所述有源层包括依次层叠的多个周期结构，每个所述周期结构包括依次层叠的量子阱和量子垒；其特征在于，所述低温缓冲层、所述高温外延层、所述N型半导体层、所述量子阱、所述量子垒、所述电子阻挡层和所述P型半导体层均在停止向反应设备内通入反应气体，对所述反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整之后，向所述反应设备内通入所述反应气体生长形成；其中，所述生长条件包括所述反应设备内的温度、所述反应设备内的压力、所述反应设备内的承载体的转速、以及所述反应气体的种类；每个所述阶段调整的生长条件的数量为一个；所述低温缓冲层、所述高温外延层、所述N型半导体层、所述量子阱、所述量子垒、所述电子阻挡层和所述P型半导体层的生长条件各不相同。

说明书全文

Micro LED外延片的生长方法及Micro LED外延片

技术领域

[0001] 本公开涉及半导体技术领域，特别涉及一种Micro LED外延片的生长方法及Micro LED外延片。

背景技术

[0002] LED(英文：Light Emitting Diode，中文：发光二极管)是一种能发光的半导体电子元件。作为一种高效、环保、绿色的新型固态照明光源，LED正在迅速广泛地得到应用，如交通信号灯、汽车内外灯、城市景观照明、手机背光源等领域中均有应用到LED。

[0003] Micro(中文：微型)是新一代显示技术，指集成在一起的高密度微小尺寸的LED阵列，即LED的微缩化和矩阵化技术。它继承了LED的高效率、高亮度、高可靠度、以及反应时间短等特点，并且具有自发光、无需背光源的特定，因而具备节能、结构简单、体积小、厚度薄等优势。

[0004] 在实现本公开的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

[0005] Micro LED对LED阵列中各个芯片的一致性(如波长一致性、亮度一致性和厚度一致性等)和表面微小颗粒物方面的要求较高，但是现有LED外延生长方法得到的芯片无法满足要求。

发明内容

[0006] 本公开实施例提供了一种Micro LED外延片的生长方法及Micro LED外延片，可以提高外延片各个区域的一致性，减少表面颗粒物，解决现有技术无法满足Micro LED要求的问题。所述技术方案如下：

[0007] 一方面，本公开实施例提供了一种Micro LED外延片的生长方法，所述生长方法包括：

[0008] 将衬底放入反应设备内的承载体上，对所述衬底进行预处理；

[0009] 停止向所述反应设备内通入反应气体，对所述反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整，并在所述反应设备提供的生长条件调整之后，向所述反应设备内通入所述反应气体，在所述衬底上生长低温缓冲层；

[0010] 停止向所述反应设备内通入反应气体，对所述反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整，并在所述反应设备提供的生长条件调整之后，向所述反应设备内通入反应气体，在所述低温缓冲层上生长高温外延层；

[0011] 停止向所述反应设备内通入反应气体，对所述反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整，并在所述反应设备提供的生长条件调整之后，向所述反应设备内通入反应气体，在所述高温外延层上生长N型半导体层；

[0012] 在所述N型半导体层上生长有源层，所述有源层包括依次层叠的多个周期结构，每个所述周期结构包括依次层叠的量子阱和量子垒；每个所述周期结构的生长过程包括：停止向所述反应设备内通入反应气体，对所述反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整，并在所述反应设备提供的生长条件调整之后，向所述反应设备内通入反应气体，生长所述量子阱；停止向所述反应设备内通入反应气体，对所述反应设备提供的生长条件进行调整，并在所述反应设备提供的生长条件调整之后，向所述反应设备内通入反应气体，生长所述量子垒；

[0013] 停止向所述反应设备内通入反应气体，对所述反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整，并在所述反应设备提供的生长条件调整之后，向所述反应设备内通入反应气体，在所述有源层上生长电子阻挡层；

[0014] 停止向所述反应设备内通入反应气体，对所述反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整，并在所述反应设备提供的生长条件调整之后，向所述反应设备内通入反应气体，在所述电子阻挡层上生长P型半导体层；

[0015] 其中，所述生长条件包括所述反应设备内的温度、所述反应设备内的压力、所述承载体的转速、以及所述反应气体的种类；每个所述阶段调整的生长条件的数量为一个；所述低温缓冲层、所述高温外延层、所述N型半导体层、所述量子阱、所述量子垒、所述电子阻挡层和所述P型半导体层的生长条件各不相同。

[0016] 可选地，在对所述反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整的过程中，对所述反应设备内的温度进行调整、对所述反应设备内的压力进行调整、以及对所述承载体的转速进行调整均在对所述反应气体的种类进行调整之前。

[0017] 进一步地，对所述反应设备内的温度进行调整在对所述反应设备内的压力进行调整之前，对所述反应设备内的压力进行调整在对所述承载体的转速进行调整之前。

[0018] 可选地，在对所述低温缓冲层的生长条件进行的调整中，所述多个阶段的数量为5个～10个，每个所述阶段的持续时间为15min～30min。

[0019] 可选地，在对所述高温外延层的生长条件进行的调整中，所述多个阶段的数量为3个～8个，每个所述阶段的持续时间为10min～25min。

[0020] 可选地，在对所述N型半导体层的生长条件进行的调整中，所述多个阶段的数量为4个～10个，每个所述阶段的持续时间为5min～15min。

[0021] 可选地，在对所述量子阱或所述量子垒的生长条件进行的调整中，所述多个阶段的数量为6个～15个，每个所述阶段的持续时间为12min～30min。

[0022] 可选地，在对所述电子阻挡层的生长条件进行的调整中，所述多个阶段的数量为5个～12个，每个所述阶段的持续时间为12min～25min。

[0023] 可选地，在对所述P型半导体层的生长条件进行的调整中，所述多个阶段的数量为3个～8个，每个所述阶段的持续时间为5min～15min。

[0024] 另一方面，本公开实施例提供了一种Micro LED外延片，所述Micro LED外延片包括衬底以及依次层叠在所述衬底上的低温缓冲层、高温外延层、N型半导体层、有源层、电子阻挡层和P型半导体层，所述有源层包括依次层叠的多个周期结构，每个所述周期结构包括依次层叠的量子阱和量子垒；所述低温缓冲层、所述高温外延层、所述N型半导体层、所述量子阱、所述量子垒、所述电子阻挡层和所述P型半导体层均在停止向反应设备内通入反应气体，对所述反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整之后，向所述反应设备内通入所述反应气体生长形成；其中，所述生长条件包括所述反应设备内的温度、所述反应设备内的压力、所述反应设备内的承载体的转速、以及所述反应气体的种类；每个所述阶段调整的生长条件的数量为一个；所述低温缓冲层、所述高温外延层、所述N型半导体层、所述量子阱、所述量子垒、所述电子阻挡层和所述P型半导体层的生长条件各不相同。

[0025] 本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

[0026] 通过先停止向反应设备内通入反应气体，对反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整，再向反应设备内通入反应气体，生长低温缓冲层，可以避免在生长条件调整过程中生长出不符合要求的低温缓冲层，尽可能形成需要的晶种，使晶种的体积大小和晶体质量均满足需要，为外延生长提供较优的成长环境。通过先停止向反应设备内通入反应气体，对反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整，再向反应设备内通入反应气体，生长高温外延层，可以在高温外延层开始生长的时候已经形成良好的热流分布，使生长表面的温度分布更加均匀，有利于减少表面微小颗粒物。通过先停止向反应设备内通入反应气体，对反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整，再向反应设备内通入反应气体，生长N型半导体层，使得N型半导体层开始生长的时候已经达到最佳的生长环境，既能保证提供足够的电子，又能保证GaN材料的结晶完整性。先停止向反应设备内通入反应气体，对反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整，再向反应设备内通入反应气体，生长量子阱，使得量子阱开始生长的时候已经处于所需的生长环境，因此可以得到清晰优良的界面和较少的缺陷，而且量子阱发光的均匀性较好。先停止向反应设备内通入反应气体，对反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整，再向反应设备内通入反应气体，生长电子阻挡层，可以尽可能减少Al的预反应，提高较优晶体质量的电子阻挡层。先停止向反应设备内通入反应气体，对反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整，再向反应设备内通入反应气体，可以保证稳定切换，有利于保证提供足够的空穴。附图说明

[0027] 为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0028] 图1是本公开实施例提供的一种Micro LED外延片的生长方法的流程图；

[0029] 图2是本公开实施例提供的一种Micro LED外延片的结构示意图。

具体实施方式

[0030] 为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。

[0031] 本公开实施例提供了一种Micro LED外延片的生长方法。图1为本公开实施例提供的一种Micro LED外延片的生长方法的流程图。参见图1，该生长方法包括：

[0032] 步骤101：将衬底放入反应设备内的承载体上，对衬底进行预处理。

[0033] 在本实施例中，衬底的材料可以采用蓝宝石(主要材料为三氧化二铝)，如晶向为[0001]的蓝宝石。

[0034] 可选地，该步骤101可以包括：

[0035] 控制温度为1000℃～1100℃(优选为1050℃)，压力为200torr～500torr(优选为350torr)，在氢气气氛中对衬底进行5分钟～6分钟(优选为5.5分钟)退火处理。

[0036] 通过上述步骤清洁衬底的表面，避免杂质掺入外延片中，有利于提高外延片的生长质量。

[0037] 步骤102：停止向反应设备内通入反应气体，对反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整，并在反应设备提供的生长条件调整之后，向反应设备内通入反应气体，在衬底上生长低温缓冲层。

[0038] 在本实施例中，生长条件包括反应设备内的温度、反应设备内的压力、承载体的转速、以及反应气体的种类；每个阶段调整的生长条件的数量为一个。

[0039] 在实际应用中，反应气体可以持续提供，当停止向反应设备内通入反应气体时，将反应气体通向反应设备外即可。此时反应设备内没有反应气体，不会进行外延生长。

[0040] 可选地，在对反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整的过程中，对反应设备内的温度进行调整、对反应设备内的压力进行调整、以及对承载体的转速进行调整均可以在对反应气体的种类进行调整之前。

[0041] 由于反应设备内的温度、反应设备内的压力、以及承载体的转速都会在调整过程中对衬底造成影响，因此优先对反应设备内的温度进行调整、对反应设备内的压力进行调整、以及对承载体的转速进行调整，有利于生长环境的平稳过渡。

[0042] 进一步地，对反应设备内的温度进行调整可以在对反应设备内的压力进行调整之前，对反应设备内的压力进行调整可以在对承载体的转速进行调整之前。

[0043] 根据生长条件对外延生长的影响程度，最先调节对外延生长影响最大的温度，最后调节对外延生长影响最小的转速，可以最大程度使外延材料平稳过渡到最佳环境下开始生长。

[0044] 可选地，在对低温缓冲层的生长条件进行的调整中，多个阶段的数量可以为5个～10个，每个阶段的持续时间可以为15min～30min。若多个阶段的数量小于5个且每个阶段的持续时间小于15min，会因为温度、转速、压力和气体等转换不充分或不稳定而影响晶种的体积大小，无法为后续的外延生长提高良好的生长环境。若多个阶段的数量大于10个且每个阶段的持续时间大于30min，虽然可以保证生长环境的稳定转换，但是会增加生长成本，影响效率。

[0045] 进一步地，在对低温缓冲层的生长条件进行的调整中，多个阶段的数量可以为6个～10个，每个阶段的持续时间可以为15min～25min，可保证晶种的稳定，并为后续生长提供优良的生长环境。

[0046] 在本实施例中，缓冲层的材料可以采用未掺杂的氮化镓。进一步地，缓冲层的厚度可以为15nm～30nm，优选为25nm。

[0047] 可选地，该步骤102可以包括：

[0048] 控制温度为530℃～560℃(优选为545℃)，压力为200torr～500torr(优选为350torr)，在衬底上生长缓冲层。

[0049] 示例性地，可以在第一个阶段(持续时间为20min)将反应设备的温度从1000℃降低至900℃，第二个阶段(持续时间为20min)将反应设备的温度从900℃降低至800℃，在第三个阶段(持续时间为20min)将反应设备的温度从800℃降低至700℃，在第四个阶段(持续时间为20min)将反应设备的温度从700℃降低至600℃，在第五个阶段(持续时间为15min)将反应设备的温度从600℃降低至550℃，在第六个阶段(持续时间为20min)将承载体的转速调整为所需转速，在第七个阶段(持续时间为25min)将反应气体中的氨气和镓源调整为所需流量。

[0050] 步骤103：停止向反应设备内通入反应气体，对反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整，并在反应设备提供的生长条件调整之后，向反应设备内通入反应气体，在低温缓冲层上生长高温外延层。

[0051] 在本实施例中，生长条件包括反应设备内的温度、反应设备内的压力、承载体的转速、以及反应气体的种类；每个阶段调整的生长条件的数量为一个。

[0052] 可选地，在对反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整的过程中，对反应设备内的温度进行调整、对反应设备内的压力进行调整、以及对承载体的转速进行调整均可以在对反应气体的种类进行调整之前。

[0053] 进一步地，对反应设备内的温度进行调整可以在对反应设备内的压力进行调整之前，对反应设备内的压力进行调整可以在对承载体的转速进行调整之前。

[0054] 可选地，在对高温外延层的生长条件进行的调整中，多个阶段的数量可以为3个～8个，每个阶段的持续时间可以为10min～25min。若多个阶段的数量小于3个且每个阶段的持续时间小于10min，会因为温度的升高转换不能稳定到较高的成长需要温度而影响填平层的填平效果，进而影响到整体的晶体质量。若多个阶段的数量大于8个且每个阶段的持续时间大于25min，会因温度过高而部分烤掉前期生长好的晶种。

[0055] 进一步地，在对高温外延层的生长条件进行的调整中，多个阶段的数量可以为4个～6个，每个阶段的持续时间可以为15min～20min。既可保证稳定切换到高温的成长需要环境，又不会因为温度过高时间太长而影响到前期生长的GaN晶种。

[0056] 在本实施例中，未掺杂氮化镓层的厚度可以为2μm～3.5μm，优选为2.75μm。

[0057] 可选地，该步骤103可以包括：

[0058] 控制温度为1000℃～1100℃(优选为1050℃)，压力为200torr～600torr(优选为400torr)，在缓冲层上生长未掺杂氮化镓层。

[0059] 示例性地，可以在第一个阶段(持续时间为20min)将反应设备的温度从550℃提高至650℃，在第二个阶段(持续时间为20min)将反应设备的温度从650℃提高至750℃，在第三个阶段(持续时间为20min)将反应设备的温度从750℃提高至850℃，在第四个阶段(持续时间为20min)将反应设备的温度从850℃提高至950℃，在第五个阶段(持续时间为20min)将反应设备的温度从950℃提高至1050℃。

[0060] 步骤104：停止向反应设备内通入反应气体，对反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整，并在反应设备提供的生长条件调整之后，向反应设备内通入反应气体，在高温外延层上生长N型半导体层。

[0061] 在本实施例中，生长条件包括反应设备内的温度、反应设备内的压力、承载体的转速、以及反应气体的种类；每个阶段调整的生长条件的数量为一个。

[0062] 可选地，在对反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整的过程中，对反应设备内的温度进行调整、对反应设备内的压力进行调整、以及对承载体的转速进行调整均可以在对反应气体的种类进行调整之前。

[0063] 进一步地，对反应设备内的温度进行调整可以在对反应设备内的压力进行调整之前，对反应设备内的压力进行调整可以在对承载体的转速进行调整之前。

[0064] 可选地，在对N型半导体层的生长条件进行的调整中，多个阶段的数量可以为4个～10个，每个阶段的持续时间可以为5min～15min。若多个阶段的数量小于4个且每个阶段的持续时间小于5min，会因为多个阶段的数量太少且每个阶段的持续时间太短而影响到Si的稳定切入和Si掺杂的均匀性。若多个阶段的数量大于10个且每个阶段的持续时间大于15min，会因为调整时间过长，造成不必要的资源浪费，进而增加生产成本。

[0065] 进一步地，在对N型半导体层的生长条件进行的调整中，多个阶段的数量可以为4个～8个，每个阶段的持续时间可以为6min～12min，可保证Si掺杂的均匀性和合适的生产成本。

[0066] 在本实施例中，N型半导体层可以采用N型掺杂(如硅)的氮化镓。N型半导体层的厚度可以为2μm～3μm，优选为2.5μm；N型半导体层中N型掺杂剂的掺杂浓度可以为1018cm-3～19 -3 18 -3
10 cm ，优选为5*10 cm 。

[0067] 可选地，该步骤104可以包括：

[0068] 控制温度为1000℃～1100℃(优选为1050℃)，压力为150torr～300torr(优选为250torr)，在缓冲层上生长N型半导体层。

[0069] 示例性地，可以在第一个阶段(持续时间为15min)将反应设备的压力从600torr降低至450torr，在第二个阶段(持续时间为15min)将反应设备的压力从450torr降低至300torr，在第三个阶段(持续时间为15min)将承载体的转速调整为所需转速，在第四个阶段(持续时间为15min)将反应气体中的N型掺杂剂调整为所需流量。

[0070] 步骤105：在N型半导体层上生长有源层。

[0071] 在本实施例中，有源层包括依次层叠的多个周期结构，每个周期结构包括依次层叠的量子阱和量子垒。每个周期结构的生长过程包括：停止向反应设备内通入反应气体，对反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整，并在反应设备提供的生长条件调整之后，向反应设备内通入反应气体，生长量子阱；停止向反应设备内通入反应气体，对反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整，并在反应设备提供的生长条件调整之后，向反应设备内通入反应气体，生长量子垒。

[0072] 生长条件包括反应设备内的温度、反应设备内的压力、承载体的转速、以及反应气体的种类；每个阶段调整的生长条件的数量为一个。

[0073] 可选地，在对反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整的过程中，对反应设备内的温度进行调整、对反应设备内的压力进行调整、以及对承载体的转速进行调整均可以在对反应气体的种类进行调整之前。

[0074] 进一步地，对反应设备内的温度进行调整可以在对反应设备内的压力进行调整之前，对反应设备内的压力进行调整可以在对承载体的转速进行调整之前。

[0075] 可选地，在对量子阱的生长条件进行的调整中，多个阶段的数量可以为6个～15个，每个阶段的持续时间可以为12min～30min；在对量子垒的生长条件进行的调整中，多个阶段的数量可以为6个～15个，每个阶段的持续时间可以为12min～30min。此层生长需要高低温度的频繁切换、不同MO源和气体等的循环切换，若多个阶段的数量小于6个且每个阶段的持续时间小于12min，会因为温度和气体等切换的不平稳，导致得不到优良的阱层和垒层界面，甚至模糊的界面，从而产生较多的缺陷和较差的晶体质量，最终影响发光的均匀性。若多个阶段的数量大于15个且每个阶段的持续时间大于30min，会因为高低温度的切换缓冲时间过长，影响In的稳定性，进而可能导致In向非需要生长层大量扩散，从而引起晶体质量的大幅降低。

[0076] 进一步地，在对量子阱的生长条件进行的调整中，多个阶段的数量可以为8个～12个，每个阶段的持续时间可以为15min～25min；在对量子垒的生长条件进行的调整中，多个阶段的数量可以为8个～12个，每个阶段的持续时间可以为15min～25min。这样可保证温度和气流量等的平稳切换和In掺杂的稳定性，提高阱层和垒层的界面清晰度，进而保证晶体质量，最终保证得到发光的均匀。

[0077] 在本实施例中，量子阱可以采用未掺杂的氮化铟镓，量子垒可以采用未掺杂的氮化镓。

[0078] 可选地，该步骤105可以包括：

[0079] 在N型半导体层上生长有源层；其中，量子阱的生长温度为760℃～780℃(优选为770℃)，压力为200torr；量子垒的生长温度为860℃～890℃(优选为875℃)，压力为
200torr。

[0080] 示例性地，生长量子阱之前，可以在第一个阶段(持续时间为15min)将反应设备的温度从860℃降低至840℃，在第二个阶段(持续时间为15min)将反应设备的温度从840℃降低至820℃，在第三个阶段(持续时间为15min)将反应设备的温度从820℃降低至800℃，在第四个阶段(持续时间为15min)将反应设备的温度从800℃降低至780℃，在第五个阶段(持续时间为15min)将承载体的转速调整为所需转速，在第五个阶段(持续时间为15min)将反应气体中的铟源调整为所需流量。

[0081] 在生长量子垒之前，可以在第一个阶段(持续时间为15min)将反应设备的温度从780℃升高至800℃，在第二个阶段(持续时间为15min)将反应设备的温度从800℃升高至
820℃，在第三个阶段(持续时间为15min)将反应设备的温度从820℃升高至840℃，在第四个阶段(持续时间为15min)将反应设备的温度从840℃升高至860℃，在第五个阶段(持续时间为15min)将承载体的转速调整为所需转速，在第五个阶段(持续时间为15min)将反应气体中的氨气和镓源调整为所需流量。

[0082] 步骤106：停止向反应设备内通入反应气体，对反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整，并在反应设备提供的生长条件调整之后，向反应设备内通入反应气体，在有源层上生长电子阻挡层。

[0083] 在本实施例中，生长条件包括反应设备内的温度、反应设备内的压力、承载体的转速、以及反应气体的种类；每个阶段调整的生长条件的数量为一个。

[0084] 可选地，在对反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整的过程中，对反应设备内的温度进行调整、对反应设备内的压力进行调整、以及对承载体的转速进行调整均可以在对反应气体的种类进行调整之前。

[0085] 进一步地，对反应设备内的温度进行调整可以在对反应设备内的压力进行调整之前，对反应设备内的压力进行调整可以在对承载体的转速进行调整之前。

[0086] 可选地，在对电子阻挡层的生长条件进行的调整中，多个阶段的数量可以为5个～12个，每个阶段的持续时间可以为12min～25min。此段要进行温度升高的转换、气体的切换、压力和旋转速度的调整、Al源和Mg源的输入等，因此合适的阶段个数和持续时间是至关重要的。若多个阶段的数量小于5个且每个阶段的持续时间小于12min，则会因为阶段数量和持续时间较少而导致生长温度不够高，气体、压力和转速等的切换不平稳，进而影响到此层生长的晶体质量、以及达到合适生长需要的Al组分和Al掺杂的均匀性。若多个阶段的数量大于12个且每个阶段的持续时间大于25min，会因为调整时间过长，增加Al的预反应可能性，导致此层对电子的阻挡效果大大降低。

[0087] 进一步地，在对电子阻挡层的生长条件进行的调整中，多个阶段的数量可以为6个～10个，每个阶段的持续时间可以为12min～20min，可保证此层的晶体质量和合适的Al组分和掺杂的均匀性，也不会增加Al的预反应可能性。

[0088] 在本实施例中，电子阻挡层的材料可以采用P型掺杂的氮化铝镓(AlGaN)，如AlyGa1-yN，0.15＜y＜0.25。进一步地，电子阻挡层的厚度可以为30nm～50nm，优选为40nm。

[0089] 可选地，该步骤106可以包括：

[0090] 控制温度为930℃～970℃(优选为950℃)，压力为100torr，在有源层上生长电子阻挡层。

[0091] 示例性地，可以在第一个阶段(持续时间为20min)将反应设备的温度从860℃提高至900℃，在第二个阶段(持续时间为20min)将反应设备的温度从900℃提高至910℃，在第三个阶段(持续时间为20min)将反应设备的压力从200torr降低至100℃，在第四个阶段(持续时间为20min)将承载体的转速调整为所需转速，在第五个阶段(持续时间为20min)将反应气体中的Al源和P型掺杂剂调整为所需流量。

[0092] 步骤107：停止向反应设备内通入反应气体，对反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整，并在反应设备提供的生长条件调整之后，向反应设备内通入反应气体，在电子阻挡层上生长P型半导体层。

[0093] 在本实施例中，生长条件包括反应设备内的温度、反应设备内的压力、承载体的转速、以及反应气体的种类；每个阶段调整的生长条件的数量为一个。

[0094] 可选地，在对反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整的过程中，对反应设备内的温度进行调整、对反应设备内的压力进行调整、以及对承载体的转速进行调整均可以在对反应气体的种类进行调整之前。

[0095] 进一步地，对反应设备内的温度进行调整可以在对反应设备内的压力进行调整之前，对反应设备内的压力进行调整可以在对承载体的转速进行调整之前。

[0096] 可选地，在对P型半导体层的生长条件进行的调整中，多个阶段的数量可以为3个～8个，每个阶段的持续时间可以为5min～15min。此层主要起到提供空穴的作用，需要掺杂Mg，也需要进行气体的切换以及Ga源的增加。若多个阶段的数量小于3个且每个阶段的持续时间小于5min，会因为阶段数量和持续时间较少而影响Mg的掺杂效果和掺杂的均匀性。由于此层相比电子阻挡层切换和调整的幅度较小，若多个阶段的数量大于8个且每个阶段的持续时间大于15min，会增加不必要的生产成本，也会影响到生产效率。

[0097] 进一步地，在对P型半导体层的生长条件进行的调整中，多个阶段的数量可以为4个～8个，每个阶段的持续时间可以为8min～15min。可保证Mg的掺杂效果和均匀性，也不会增加较多的生产成本。

[0098] 在本实施例中，P型半导体层的材料可以采用P型掺杂(如镁)的氮化镓。进一步地，P型半导体层的厚度可以为50nm～80nm，优选为65nm；P型半导体层中P型掺杂剂的掺杂浓度可以为1018/cm3～1020/cm3，优选为1019/cm3。

[0099] 可选地，该步骤107可以包括：

[0100] 控制温度为940℃～980℃(优选为960℃)，压力为200torr～600torr(优选为400torr)，在有源层上生长P型半导体层。

[0101] 示例性地，可以在第一个阶段(持续时间为15min)将反应设备的温度从930℃提高至960℃，在第二个阶段(持续时间为15min)将反应设备的压力从100torr提高至200torr，在第三个阶段(持续时间为15min)将反应气体中的P型掺杂剂调整为所需流量。

[0102] 本公开实施例通过先停止向反应设备内通入反应气体，对反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整，再向反应设备内通入反应气体，生长低温缓冲层，可以避免在生长条件调整过程中生长出不符合要求的低温缓冲层，尽可能形成需要的晶种，使晶种的体积大小和晶体质量均满足需要，为外延生长提供较优的成长环境。通过先停止向反应设备内通入反应气体，对反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整，再向反应设备内通入反应气体，生长高温外延层，可以在高温外延层开始生长的时候已经形成良好的热流分布，使生长表面的温度分布更加均匀，有利于减少表面微小颗粒物。通过先停止向反应设备内通入反应气体，对反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整，再向反应设备内通入反应气体，生长N型半导体层，使得N型半导体层开始生长的时候已经达到最佳的生长环境，既能保证提供足够的电子，又能保证GaN材料的结晶完整性。先停止向反应设备内通入反应气体，对反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整，再向反应设备内通入反应气体，生长量子阱，使得量子阱开始生长的时候已经处于所需的生长环境，因此可以得到清晰优良的界面和较少的缺陷，而且量子阱发光的均匀性较好。先停止向反应设备内通入反应气体，对反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整，再向反应设备内通入反应气体，生长电子阻挡层，可以尽可能减少Al的预反应，提高较优晶体质量的电子阻挡层。先停止向反应设备内通入反应气体，对反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整，再向反应设备内通入反应气体，可以保证稳定切换，有利于保证提供足够的空穴。

[0103] 本公开实施例提供了一种Micro LED外延片，可以图1所示的Micro LED外延片的生长方法形成。图2为本发明实施例提供的一种Micro LED外延片的结构示意图。参见图2，该Micro LED外延片包括衬底10以及依次层叠在衬底上的低温缓冲层20、高温外延层30、N型半导体层40、有源层50、电子阻挡层60和P型半导体层70，有源层包括依次层叠的多个周期结构，每个周期结构包括依次层叠的量子阱和量子垒。

[0104] 在本实施例中，低温缓冲层20、高温外延层30、N型半导体层40、量子阱、量子垒、电子阻挡层60和P型半导体层70均在停止向反应设备内通入反应气体，对反应设备提供的生长条件进行多个阶段的调整之后，向反应设备内通入反应气体生长形成。

[0105] 其中，生长条件包括反应设备内的温度、反应设备内的压力、反应设备内的承载体的转速、以及反应气体的种类；每个阶段调整的生长条件的数量为一个；低温缓冲层、高温外延层、N型半导体层、量子阱、量子垒、电子阻挡层和P型半导体层的生长条件各不相同。

[0106] 以上所述仅为本公开的较佳实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

标题	发布/更新时间	阅读量
一种可稳定硅源浓度的自动控制系统及其控制方法	2020-05-08	667
一种提高LED光效的方法	2020-05-08	853
能有效降低激光增材制造钛合金各向异性的热处理方法	2020-05-11	776
一种暗纹东方鲀、南美白对虾、空心菜立体种养的方法	2020-05-11	271
一种绿光垂直腔面发射半导体激光器	2020-05-08	896
一种用于LED的GaN深沟平坦化的制作方法	2020-05-11	455
一种体声波谐振器及其制备方法、滤波器	2020-05-08	661
一种新型蓝宝石上生长GaN外延层方法及GaN外延层	2020-05-08	202
方便CSP焊接的侧壁电极增大制作工艺	2020-05-08	263
AlN势垒层、AlN/GaN HEMT外延结构及其生长方法	2020-05-08	1028