[发明专利]一种发光二极管外延片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体光电技术领域，特别涉及一种发光二极管外延片及其制备方法。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diodes，简称“LED”)因具有节能环保、可靠性高、使用寿命长等优点而受到广泛的关注和应用。

常规的LED外延片制备方法中，会通过金属有机化合物化学气相沉淀(Metal-organic Chemical Vapor Deposition，简称“MOCVD”)的方法，在衬底材料(例如：蓝宝石、硅、碳化硅等)上生长外延层。

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：

由于衬底与外延层之间存在晶格失配，会使得外延层中晶体生长时，晶体中的原子的规律排列被打破，进而在外延层的生长过程中产生晶体缺陷(位错)，该晶体缺陷会随着外延层的生长而向上衍生，并被引入到外延层的多量子阱层中，降低多量子阱层中载流子的复合效率，进而会降低在衬底材料上生长出来的外延片的质量。

发明内容

为了解决常规LED外延片制备方法中，由衬底材料与外延层之间存在的晶格失配产生的晶体缺陷被引入到多量子阱层中，降低了在衬底材料上生长出来的外延片的质量的问题，本发明实施例提供了一种发光二极管外延片及其制备方法。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种发光二极管外延片制备方法，所述方法包括：在衬底上依次生长低温缓冲层、三维重结晶成核层、缓冲恢复层、N型层、多量子阱层以及P型层，生长所述缓冲恢复层包括：

在所述三维重结晶成核层上，以第一生长速率生长第一缓冲恢复子层；

在所述第一缓冲恢复子层上，以第二生长速率生长第二缓冲恢复子层；

在所述第二缓冲恢复子层上，以第三生长速率生长第三缓冲恢复子层；

所述第一生长速率为0.2～1.0nm/sec，所述第二生长速率为0.50～2.0nm/sec，所述第三生长速率为0.2～1.0nm/sec，且所述第二生长速率大于所述第一生长速率和所述第三生长速率。

具体地，当所述发光二极管外延片为绿光二极管外延片时，所述第一生长速率、所述第二生长速率和所述第三生长速率分别为：0.45-0.5nm/sec、0.55-0.6nm/sec和0.5-0.55nm/sec；

当所述发光二极管外延片为蓝光二极管外延片时，所述第一生长速率、所述第二生长速率和所述第三生长速率分别为：0.4-0.45nm/sec、0.55-0.6nm/sec和0.45-0.5nm/sec。

具体地，所述第二缓冲恢复子层与所述第一缓冲恢复子层的厚度的比值范围为1.3～4，所述第三缓冲恢复子层与所述第一缓冲恢复子层的厚度的比值范围为0.3～3。

进一步地，所述第一缓冲恢复子层的厚度为50～150nm，所述第二缓冲恢复子层的厚度为200～800nm，所述第三缓冲恢复子层的厚度为50～150nm。

进一步地，所述第一缓冲恢复子层、所述第二缓冲恢复子层以及所述第三缓冲恢复子层的生长温度均为950℃～1100℃，所述第一缓冲恢复子层、所述第二缓冲恢复子层以及所述第三缓冲恢复子层的生长压力均为100～500Torr。

另一方面，提供了一种发光二极管外延片，所述发光二极管外延片包括：衬底和依次覆盖在所述衬底上的低温缓冲层、三维重结晶成核层、缓冲恢复层、不掺杂层、N型层、多量子阱层、低温P型层、电子阻挡层、高温P型层以及P型欧姆接触层，其特征在于，所述缓冲恢复层包括：以第一生长速率生长的第一缓冲恢复子层、以第二生长速率生长的第二缓冲恢复子层以及以第三生长速率生长的第三缓冲恢复子层，

所述第一缓冲恢复子层覆盖在所述三维重结晶成核层上，所述第二缓冲恢复子层覆盖在所述第一缓冲恢复子层上，所述第三缓冲恢复子层覆盖在所述第二缓冲恢复子层上，

所述第一生长速率为0.2～1.0nm/sec，所述第二生长速率为0.50～2.0nm/sec，所述第三生长速率为0.2～1.0nm/sec，且所述第二生长速率大于所述第一生长速率和所述第三生长速率。

具体地，当所述发光二极管外延片为绿光二极管外延片时，所述第一生长速率、所述第二生长速率和所述第三生长速率分别为：0.45-0.5nm/sec、0.55-0.6nm/sec和0.5-0.55nm/sec；

当所述发光二极管外延片为蓝光二极管外延片时，所述第一生长速率、所述第二生长速率和所述第三生长速率分别为：0.4-0.45nm/sec、0.55-0.6nm/sec和0.45-0.5nm/sec。