一種發光二極管外延片的生長方法及外延片的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種發光二極管外延片的生長方法及外延片。
【背景技術】
[0002]LED (Light Emitting D1de，發光二極管)是一種能發光的半導體電子元件。作為一種高效、環保、綠色的新型固態照明光源，LED正在被迅速廣泛地得到應用，如交通信號燈、汽車內外燈、城市景觀照明、手機背光源等。
[0003]外延片是制造LED的重要部件。現有的外延片的生長方法包括:依次在襯底上生長低溫緩沖層、未摻雜GaN層、N型層、有源層、P型層。其中，有源層由InGaN層和GaN層交替生長形成。
[0004]在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題:
[0005]生長溫度越高，一方面反應越迅速和完全，晶格質量越好，另一方面In析出越嚴重(In不能摻雜到晶格中)，析出的In不能有效參與反應，InGaN層被破壞，由于InGaN層和GaN層的生長溫度是固定不變的，因此InGaN層和GaN層的生長溫度需要同時兼顧晶格質量和In的并入效率(In摻入晶格中的多少)，LED的發光效率有限。
【發明內容】
[0006]為了解決現有技術LED的發光效率有限的問題，本發明實施例提供了一種發光二極管外延片的生長方法及外延片。所述技術方案如下:
[0007]—方面，本發明實施例提供了一種發光二極管外延片的生長方法，所述生長方法包括:
[0008]依次在襯底上生長低溫緩沖層、未摻雜GaN層、N型層；
[0009]在所述N型層上交替生長第一 InGaN講層和第一 GaN皇層，形成第一有源層；
[0010]在所述第一有源層上交替生長第二 InGaN阱層和第二 GaN皇層，形成第二有源層；
[0011]依次在所述第二有源層上生長電子阻擋層、P型層；
[0012]其中，所述第二有源層的生長壓力低于所述第一有源層的生長壓力，所述第二有源層的生長速度低于所述第一有源層的生長速度，所述第二有源層的厚度小于所述第一有源層的厚度；所述第二 InGaN阱層的生長壓力逐層降低，所述第二 InGaN阱層的生長速度逐層變慢，所述第二 InGaN阱層的厚度逐層減小。
[0013]可選地，所述第一有源層的生長壓力為200-350torr。
[0014]可選地，所述第二 GaN皇層的生長壓力為100_200torr。
[0015]可選地，所述第二 InGaN講層的生長壓力的取值范圍為100_180torr。
[0016]可選地，所述第一有源層的生長速度與所述第二有源層的生長速度之比大于I且不大于4。
[0017]可選地，所述第一有源層的厚度與所述第二有源層的厚度之比大于I且不大于4。
[0018]優選地，所述第一有源層的厚度為90-180nm，所述第二有源層的厚度為50_90nm。
[0019]可選地，所述第一 InGaN講層、所述第一 GaN皇層、所述第二 InGaN講層、以及所述第二 GaN皇層的層數之和為24-36。
[0020]可選地，所述第一 InGaN阱層和所述第一 GaN皇層的層數之和為12_24，所述第二InGaN阱層和所述第二 GaN皇層的層數之和為4_12。
[0021]另一方面，本發明實施例提供了一種發光二極管外延片，所述發光二極管外延片包括襯底、以及依次層疊在所述襯底上的低溫緩沖層、未摻雜GaN層、N型層、電子阻擋層、P型層，在所述N型層和所述P型層之間依次生長第一有源層、第二有源層，所述第一有源層由交替生長的第一 InGaN阱層和第一 GaN皇層形成，所述第二有源層由交替生長的第二InGaN阱層和第二 GaN皇層形成；
[0022]其中，所述第二有源層的生長壓力低于所述第一有源層的生長壓力，所述第二有源層的生長速度低于所述第一有源層的生長速度，所述第二有源層的厚度小于所述第一有源層的厚度；沿所述發光二極管外延片的生長方向，所述第二 InGaN阱層的生長壓力逐層降低，所述第二 InGaN阱層的生長速度逐層變慢，所述第二 InGaN阱層的厚度逐層減小。
[0023]本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是:
[0024]通過先生長第一有源層，第一有源層的生長壓力較高，有利于三維生長，產生的缺陷(pits)體積較大，體積較大的缺陷可以有效阻擋底層延伸上來的pits，提高了整體的晶體質量；第一有源層的生長速度較快，反應分子的迀移率較高、反應迅速且充分，晶格質量較好；第一有源層的厚度較厚，增加了電子和空穴在第一有源層中復合發光的幾率，提高了發光二極管的發光效率。再在第一有源層上生長第二有源層，第二有源層的生長壓力較低，有利于二維生長，產生的pits體積較小，一方面可以消除之前從產生的體積較大的pits，提高晶體質量，另一方面還可以改變復合光的出射角度，增加發光二極管的出光效率；第二有源層的生長速度較慢，可以提高In的并入效率，進而提高第二有源層的發光效率；第二有源層的厚度較薄，有利于空穴的迀移，提高了電子和空穴在第二有源層復合發光的效率。
【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1是本發明實施例一提供的一種發光二極管外延片的生長方法的流程圖；
[0027]圖2是本發明實施例二提供的一種發光二極管外延片的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0028]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。
[0029]實施例一
[0030]本發明實施例提供了發光二極管外延片的生長方法，參見圖1，該生長方法包括:
[0031]步驟10:對襯底進行預處理。該步驟10為可選步驟。
[0032]可選地，襯底可以為藍寶石。
[0033]具體地，該步驟10可以包括:
[0034]在氫氣氣氛下，高溫處理襯底5-8min。其中，反應室溫度可以為1000-1100°C，反應室壓力可以控制在200-500torr。
[0035]步驟11:依次在襯底上生長低溫緩沖層、未摻雜GaN層、N型層。
[0036]在本實施例中，米用Veeco K465i/C4M0CVD (Metal Organic Chemical VaporDeposit1n，金屬有機化學氣相沉淀)設備實現LED外延片的生長方法。采用高純H2 (氫氣)或高純N2 (氮氣)或兩者的混合氣體作為載氣，高純冊13作為N源，三甲基鎵(TMGa)及三乙基鎵(TEGa)作為鎵源，三甲基銦(TMIn)作為銦源，硅烷(SiH4)作為N型摻雜劑，三甲基鋁(TMAl)作為鋁源，二茂鎂(CP2Mg)作為P型摻雜劑。反應室壓力為100-600torr。
[0037]具體地，低溫緩沖層等可以生長在藍寶石的
[0001]面上。
[0038]可選地，低溫緩沖層可以為GaN層，厚度可以為15_30nm。具體地，生長低溫緩沖層時，反應室溫度可以為530-560°C，反應室壓力可以控制在200-500torr。
[0039]未摻雜GaN層可以為不摻雜的GaN層，厚度可以為2_3.5um。具體地，生長未摻雜GaN層時，反應室溫度可以為1000-1100°C，反應室壓力可以控制在200_600torr。
[0040]N型層可以為摻Si的GaN層，厚度可以為2_3um。具體地，生長N型層時，反應室溫度可以為1000-1100°C，反應室壓力可以控制在200-300torr。
[0041]步驟12:在N型層上交替生長第一 InGaN阱層和第一 GaN皇層，形成第一有源層。
[0042]在本實施例中，各第一 InGaN阱層的生長溫度、生長壓力、生長速度和厚度可以均相同，各第一 GaN皇層的生長溫度、生長壓力、生長速度和厚度可以均相同。
[0043]可選地，第一有源層的生長壓力可以為200_350tOrr。若第一有源層的生長壓力低于200torr，則形成的缺陷(pits)體積較小，無法有效阻擋底層延伸上來的pits，整體的晶體質量較差。若第一有源層的生長壓力高于350torr，則形成的pits體積過大，會破壞有源層的晶體質量，失去了形成體積較大的pits的意義。
[0044]優選地，第一有源層的生長壓力可以為250_350tOrr。既可以保證形成較大體積的pits阻擋底層延伸上來的pits，提高整體的晶體質量，又