[发明专利]一种氮化镓基发光二极管外延片的生长方法

说明书

本发明公开了一种氮化镓基发光二极管外延片的生长方法，属于半导体技术领域。包括：提供至少两种衬底，衬底上设有掺杂氧元素的氮化铝层，至少两种衬底上的氮化铝层中氧元素的掺杂浓度不同；提供一石墨基座，石墨基座上设有多个口袋；在每个口袋中放置一个衬底，分布在同一个圆上的口袋中放置的衬底上的氮化铝层中氧元素的掺杂浓度相同，分布在至少两个同心圆上的口袋中放置的衬底上的氮化铝层中氧元素的掺杂浓度自至少两个同心圆的圆心沿至少两个同心圆的径向逐渐减少；同时在每个口袋中放置的衬底上的氮化铝层上依次生长N型半导体层、有源层和P型半导体层，形成氮化镓基发光二极管外延片。本发明可使得所有口袋中形成的外延片的翘曲一致。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种氮化镓基发光二极管外延片的生长方法。

背景技术

发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)是一种可以把电能转化成光能的半导体二极管。氮化镓(GaN)具有良好的热导性能，同时具有耐高温、耐酸碱、高硬度等特性，广泛应用于各种波段的发光二极管。

发光二极管的核心组件是芯片，芯片包括外延片和设于外延片上的电极。

氮化镓基发光二极管外延片一般包括衬底以及依次层叠在衬底上的缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层。P型半导体层用于提供进行复合发光的空穴，N型半导体层用于提供进行复合发光的电子，有源层用于进行电子和空穴的辐射复合发光；衬底用于为外延材料提供生长表面。衬底的材料通常选择蓝宝石，N型半导体层等的材料通常选择氮化镓，蓝宝石和氮化镓为异质材料，晶格常数差异较大，两者之间存在较大的晶格失配，缓冲层用于缓解衬底和N型半导体层之间的晶格失配。

目前量产氮化镓基发光二极管外延片的主要设备是金属有机化合物化学气相沉淀(英文：Metal Organic Chemical Vapor Deposition，简称：MOCVD)系统。MOCVD系统包括源供给系统、气体输运系统、反应室和加热系统、尾气处理系统、安全保护及报警系统、手动和自动控制系统。其中，反应室由石英管和石墨基座组成。石墨基座上设有多个口袋(pocket)，多个口袋分布在以石墨基座的中心为圆心的多个同心圆上。将各个衬底分别放置在不同的口袋中，可以同时在各个衬底上依次生长缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层，形成外延片。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

在外延片的形成过程中会高速旋转石墨基座，口袋中的衬底受到离心力作用而向远离石墨基座中心的方向偏移，导致衬底的部分区域与石墨基座接触。衬底与石墨基座接触的区域的生长温度会高于衬底未与石墨基座接触的区域的生长温度，生长温度的不同使得外延片出现翘曲，同一个衬底的生长温度相差越大，衬底上形成的外延片的翘曲越明显。

由于分布在同心圆中不同圆上的口袋中的衬底与石墨基座中心之间的距离不同，因此衬底受到的离心力不同。受到的离心力越大，衬底的边缘与石墨基座接触区域的面积越大，衬底与石墨基座接触区域的生长温度和衬底与石墨基座非接触区域的生长温度相差会越大，衬底上形成的外延片的翘曲越明显。所以，石墨基座上同时形成的外延片的翘曲会存在差异，极大影响了各个外延片的波长均匀性，不利于波长命中率的提高。

发明内容

本发明实施例提供了一种氮化镓基发光二极管外延片的生长方法，能够解决现有技术采用石墨基座同时形成的各个外延片的翘曲存在差异的问题。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种氮化镓基发光二极管外延片的生长方法，所述生长方法包括：

提供至少两种衬底，所述衬底上设有掺杂氧元素的氮化铝层，所述至少两种衬底上的氮化铝层中氧元素的掺杂浓度不同；

提供一石墨基座，所述石墨基座上设有多个口袋，所述多个口袋分布在以所述石墨基座的中心为圆心的至少两个同心圆上；