[发明专利]一种GaN基发光二极管外延片的生长方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种GaN基发光二极管外延片的生长方法。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diodes，简称LED)具有体积小、颜色丰富多彩、能耗低、使用寿命长的特点，广泛应用于照明、显示屏、信号灯、背光源、玩具等众多领域，是信息光电子新兴产业中极具影响力的新产品。其中，GaN基LED已成为半导体研究的热点和方向。

GaN基LED通常采用蓝宝石衬底，蓝宝石与GaN之间存在较大的晶格失配，导致GaN外延层内产生高密度的缺陷，抗静电能力较差，静电放电会造成LED突发性失效或潜在性失效。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种GaN基发光二极管外延片的生长方法。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种GaN基发光二极管外延片的生长方法，所述生长方法包括：

在衬底上生长低温缓冲层；

将生长温度以不超过设定速率的速率升高至设定温度；

将生长压力升高至第一设定压力，并在第一设定时间段内保持为所述第一设定压力生长第一GaN层；

将生长压力降低至第二设定压力，并在第二设定时间段内保持为所述第二设定压力生长第二GaN层，所述第二GaN层和所述第一GaN层组成过渡层；

在所述过渡层上生长N型GaN层；

在所述N型GaN层上生长应力释放层；

在所述应力释放层上生长有源层；

在所述有源层上生长P型电子阻挡层；

在所述P型电子阻挡层上生长P型GaN层。

可选地，所述第一设定时间段和所述第二时间段的比值为2:1～12:1。

可选地，所述设定温度为1230～1330℃。

可选地，所述过渡层为没有掺杂的GaN层，或者所述过渡层为掺杂Si的GaN层，所述过渡层中Si的掺杂浓度为10¹⁸～5*10¹⁸cm^-3。

可选地，所述过渡层为没有掺杂的GaN层，或者所述过渡层由没有掺杂的GaN层和掺杂Al的GaN层交替层叠而成。

另一方面，本发明实施例提供了一种GaN基发光二极管外延片的生长方法，所述生长方法包括：

在衬底上生长低温缓冲层；

将生长温度以不超过设定速率的速率升高至设定温度；

将生长压力升高至第一设定压力，并在第一设定时间段内保持为所述第一设定压力生长第一GaN层；

将生长压力降低至第二设定压力，并在第二设定时间段内保持为所述第二设定压力生长第二GaN层；

将生长压力升高至第三设定压力，并在第三时间段内保持为所述第三设定压力生长第三GaN层，所述第三GaN层、所述第二GaN层、以及所述第一GaN层组成过渡层；

在所述过渡层上生长N型GaN层；

在所述N型GaN层上生长应力释放层；

在所述应力释放层上生长有源层；

在所述有源层上生长P型电子阻挡层；

在所述P型电子阻挡层上生长P型GaN层。

可选地，所述第一设定时间段、所述第二时间段、以及所述第三时间段的比值为2:1:1～8:1:4。

可选地，所述设定温度为1230～1330℃。

可选地，所述过渡层为没有掺杂的GaN层，或者所述过渡层为掺杂Si的GaN层，所述过渡层中Si的掺杂浓度为10¹⁸～5*10¹⁸cm^-3。

可选地，所述过渡层为没有掺杂的GaN层，或者所述过渡层由没有掺杂的GaN层和掺杂Al的GaN层交替层叠而成。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过先将生长压力升高至第一设定压力并在第一设定压力下生长第一GaN层，再将生长压力降低至第二设定压力并在第二设定压力下生长第二GaN层，第一GaN层在高压的条件下生长，生长速度缓慢，GaN三维成长时间拉长，三维岛状晶体面积增大，相邻三维岛状晶体相接甚至合并，缺陷密度降低，抗静电能力提高，同时位错出现的几率减少，减小外延片的翘曲度，特别适用于大尺寸的衬底；第二GaN层在低压的条件下生长，此时三维岛状晶体合并转为二维生长，低压生长可以有效降低外延生长过程中的碳杂质污染，提高发光效率和芯片的光学性能。

附图说明