[发明专利]一种发光二极管外延片的生长方法

说明书

本发明公开了一种发光二极管外延片的生长方法，属于半导体技术领域。所述生长方法包括：提供一衬底；在所述衬底上依次生长缓冲层、未掺杂氮化镓层、N型半导体层、多量子阱层和P型半导体层；其中，所述缓冲层包括交替生长的(n+1)个氮化镓层和n个氮化铝层，n≥2且n为整数；所述n个氮化铝层的平均生长温度高于所述(n+1)个氮化镓层的平均生长温度，所述n个氮化铝层的平均生长速率快于所述(n+1)个氮化镓层的平均生长速率，所述n个氮化铝层的总厚度小于所述(n+1)个氮化镓层的总厚度。本发明利用较高生长温度的氮化铝层晶体质量较高，大幅提高缓冲层整体的晶体质量，减少缺陷产生，提高发光二极管的发光效率和抗静电能力。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种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)是一种能发光的半导体电子元件，具有高效、环保、绿色的特点，广泛应用在交通信号灯、汽车内外灯、城市景观照明、手机背光源等技术领域。芯片是LED的核心组件，包括外延片和设置在外延片上的电极。

现有LED外延片包括衬底以及依次层叠在衬底上的缓冲(英文：buffer)层、未掺杂氮化镓层、N型半导体层、多量子阱(英文：Multiple Quantum Well，简称：MQW)层和P型半导体层。其中，多量子阱层包括多个量子阱和多个量子垒，多个量子阱和多个量子垒交替层叠设置。N型半导体层提供的电子和P型半导体层提供的空穴注入多量子阱层后，被量子垒限定在量子阱中进行辐射复合发光。

缓冲层通常为在500℃～600℃低温下生长的氮化镓层，以利用低温进行成核；而未掺杂氮化镓层为在1000℃～1100℃高温下生长的氮化镓层，以在成核的基础上利用高温形成生长质量较好的晶体，为N型半导体层、多量子阱层和P型半导体层提供良好的生长基础。

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：

低温下生长的缓冲层晶体质量很差，会产生很多缺陷，这些缺陷会随着外延片的生长而不断延伸。高温虽然有利于形成晶体质量较好的未掺杂氮化镓层，避免未掺杂氮化镓层产生新的缺陷，但是未掺杂氮化镓层对缓冲层已经产生的缺陷并不能起到有效的阻挡作用，缺陷会延伸到N型半导体层、多量子阱层和P型半导体层，导致非辐射复合发光的发生，严重影响发光二极管的发光效率和抗静电能力。

发明内容

为了解决现有技术严重影响发光二极管的发光效率和抗静电能力的问题，本发明实施例提供了一种发光二极管外延片的生长方法。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种发光二极管外延片的生长方法，所述生长方法包括：

提供一衬底；

在所述衬底上依次生长缓冲层、未掺杂氮化镓层、N型半导体层、多量子阱层和P型半导体层；

其中，所述缓冲层包括交替生长的(n+1)个氮化镓层和n个氮化铝层，n≥2且n为整数；所述n个氮化铝层的平均生长温度高于所述(n+1)个氮化镓层的平均生长温度，所述n个氮化铝层的平均生长速率快于所述(n+1)个氮化镓层的平均生长速率，所述n个氮化铝层的总厚度小于所述(n+1)个氮化镓层的总厚度。

可选地，所述n个氮化铝层的平均生长温度比所述(n+1)个氮化镓层的平均生长温度高20℃～100℃。

优选地，各个所述氮化铝层的生长温度沿所述发光二极管外延片的生长方向逐层升高。

优选地，各个所述氮化镓层的生长温度相同。

可选地，所述n个氮化铝层的平均生长速率为所述(n+1)个氮化镓层的平均生长速率的5倍～10倍。

优选地，各个所述氮化铝层的生长速率沿所述发光二极管外延片的生长方向逐层变快。