[发明专利]一种LED外延生长方法和LED外延结构

权利要求书

1.一种LED外延生长方法，包括：

在衬底表面上依次生长过渡层、第一半导体层、第二半导体层、量子阱层和第三半导体层；其中，所述量子阱层的生长过程为：

在第二半导体层上交替生长量子垒和量子阱，并且在量子垒和量子阱的交替生长过程中，量子垒的生长条件和量子阱的生长条件之间的转变采用逐渐过渡的方式。

2.根据权利要求1所述的LED外延生长方法，其特征在于：所述生长条件为温度条件和/或TMIn流量条件。

3.根据权利要求1所述的LED外延生长方法，其特征在于：所述量子阱的组成为In_xGa_1-xN，其中0＜x≤1；所述量子垒的组成为In_yGa_1-yN，其中0≤y＜1；且x＜y。

4.根据权利要求1至3任一项所述的LED外延生长方法，其特征在于，所述量子阱层的生长过程为：

在第二半导体层上，先在750～850℃下生长10～100nm厚度的量子垒；再将温度在3～10分钟内下降到650～750℃；在650～750℃下生长1～5nm厚度的量子阱后，再将温度在3～10分钟后上升到750～850℃下生长10～100nm厚度的量子垒；如此进行1～100个周期。

5.根据权利要求4所述的LED外延生长方法，其特征在于，将温度在3～10分钟内下降到650～750℃的同时，TMIn流量在100～500sccm范围内固定不变，或者TMIn流量在100～500sccm范围内从低到高变化；将温度在3～10分钟后上升到750～850℃的同时，TMIn流量在100～500sccm范围内固定不变，或者TMIn流量在100～500sccm范围内从高到低变化。

6.根据权利要求1至3任一项所述的LED外延生长方法，其特征在于，所述量子阱层的生长过程为：

在第二半导体层上，先在750～850℃下生长10～100nm厚度的量子垒；再将温度在3～10分钟内下降到650～750℃；再将温度在3～10分钟内上升到750～850℃下生长10～100nm厚度的量子垒；如此进行1～100个周期；最后，在750～850℃下生长10～100nm厚度的量子垒。

7.根据权利要求6所述的LED外延生长方法，其特征在于，将温度在3～10分钟内下降到650～750℃的同时，TMIn流量在100～500sccm范围内固定不变，或者TMIn流量在100～500sccm范围内从低到高变化；将温度在3～10分钟内上升到750～850℃的同时，TMIn流量在100～500sccm范围内固定不变，或者TMIn流量在100～500sccm范围内从高到低变化。

8.根据权利要求1所述的LED外延生长方法，其特征在于：所述过渡层的组成为In_xGa_1-xN，其中0≤x＜1；所述第一半导体层为u型氮化镓层，所述u型氮化镓层为n型未掺杂In_xGa_1-xN，其中0≤x＜1；所述第二半导体层为n型掺杂In_xGa_1-xN半导体层，其中0≤x＜1，掺杂元素为Si，掺杂浓度为1×10¹⁷/cm³～5×10²⁰/cm³；所述第三半导体层为p型氮化镓层，所述p型氮化镓层为p型掺杂In_xGa_1-xN半导体层，其中0≤x＜1，掺杂元素为Be和/或Mg，掺杂浓度为5×10¹⁷/cm³～1×10²²/cm³。

9.根据权利要求1至3或8任一项所述的LED外延生长方法，其特征在于：所述过渡层的生长温度为500～600℃，生长厚度为15～35nm；所述第一半导体层的生长温度为1000～1300℃，生长厚度为1～5μm；所述第二半导体层的生长温度为1000～1300℃，生长厚度为1～5μm；所述第三半导体层的生长温度为800～1000℃，生长厚度为80～500nm。

10.一种LED外延结构，包括衬底及其表面上依次生长的过渡层、第一半导体层、第二半导体层、量子阱层和第三半导体层，其特征在于：所述量子阱层由交替生长的量子垒和量子阱组成，并且所述量子垒和量子阱之间，量子垒的材料成分逐渐过渡到量子阱的材料成分，量子阱的材料成分逐渐过渡到量子垒的材料成分。