[发明专利]一种LED外延结构生长方法

说明书

本申请公开了一种LED外延结构生长方法，依次包括：处理衬底、生长低温缓冲层GaN、生长不掺杂GaN层、生长掺杂Si的N型GaN层、生长多量子阱层、生长AlGaN电子阻挡层、生长掺杂Mg的P型GaN层，降温冷却，其中生长多量子阱层依次包括生长高温InGaN阱层、生长低温GaN垒层、生长高Al组分渐变AlN层、生长Si掺杂低温InGaN阱层、生长高温GaN垒层、生长低Al组分渐变AlN层的步骤。本发明方法解决现有LED外延生长方法中存在的量子阱生长质量不高及量子阱辐射复合效率低下的问题，从而提高LED的发光效率，并减少外延片翘曲，降低LED的正向电压。

技术领域

本发明属于LED技术领域，具体涉及一种LED外延结构生长方法。

背景技术

发光二极管(Light-EmittingDiode，LED)是一种将电能转化为光能的半导体电子器件。当LED有电流流过时，LED中的电子与空穴在其多量子阱内复合而发出单色光。LED作为一种高效、环保、绿色新型固态照明光源，具有低电压、低能耗、体积小、重量轻、寿命长、高可靠性和色彩丰富等优点。目前国内生产LED的规模正在逐步扩大，但是LED仍然存在发光效率低下的问题，影响LED的节能效果。

目前现有的LED多量子阱的生长方法制备的LED外延InGaN/GaN多量子阱品质不高，该多量子阱发光区辐射效率低下，严重阻碍了LED发光效率的提高，影响LED的节能效果。另外，目前4英寸LED普遍存在外延片翘曲大的问题，减少外延片翘曲是行业内的技术难题。

综上所述，急需一种LED外延结构的生长方法，解决现有LED多量子阱中存在的发光效率低下及外延片翘曲的问题。

发明内容

本发明通过采用新的多量子阱层生长方法来解决现有LED外延生长方法中存在的量子阱生长质量不高及量子阱辐射复合效率低下的问题，从而提高LED的发光效率，并减少外延片翘曲，提高产品良率。

本发明的LED外延结构生长方法，依次包括：处理衬底、生长低温缓冲层GaN、生长不掺杂GaN层、生长掺杂Si的N型GaN层、生长多量子阱层、生长AlGaN电子阻挡层、生长掺杂Mg的P型GaN层，降温冷却；其中生长多量子阱层依次包括：生长高温InGaN阱层、生长低温GaN垒层、生长高Al组分渐变AlN层、生长Si掺杂低温InGaN阱层、生长高温GaN垒层、生长低Al组分渐变AlN层，具体为：

A、将反应腔压力控制在200-280mbar，反应腔温度控制在900-950℃，通入流量为20000-30000sccm的NH₃、200-300sccm的TMGa以及1300-1400sccm的TMIn，生长厚度为10-20nm的高温InGaN阱层；

B、保持反应腔压力不变，降低反应腔温度至500-580℃，通入流量为6000-8000sccm的NH₃、150-200sccm的TMGa及200-250L/min的N₂，且控制氮原子与镓原子的摩尔比从600:1渐变增加至700:1，生长厚度为5-8nm的低温GaN垒层；

C、保持温度不变，反应腔压力升高至300-400mbar，通入50-70sccm的N₂、500-600sccm的TMAl,生长厚度为7nm-10nm的高Al组分AlN层，其中Al的摩尔组分由15％渐变增加至20％；

D、保持反应腔压力不变，反应腔温度降低至420-480℃，通入流量为20000-30000sccm的NH₃、200-300sccm的TMGa、60-90sccm的SiH₄以及1300-1400sccm的TMIn，生长厚度为10-20nm的Si掺杂低温InGaN阱层，Si掺杂浓度为3E19atoms/cm³；