[发明专利]一种提高LED亮度的外延生长方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体照明技术领域，具体地说，是涉及一种提高LED亮度的外延生长方法。

背景技术

目前LED是一种固体照明，体积小、耗电量低使用寿命长高亮度、环保、坚固耐用等优点受到广大消费者认可，国内生产LED的规模也在逐步扩大，而市场需高亮度的LED产品。

传统的外延生长一般为生长完nGaN后直接在nGaN生长发光层，nGaN因为在高温下成长，相对来说晶体质量比较好，晶格原子排布整齐规则，在nGaN上生长的发光层InGaN/GaN超晶格材料，由于InGaN材料中In取代Ga原子，原子半径不一样，InGaN晶格常数比较大，发光层InGaN/GaN晶格收到很大的应力，导致发光层晶体质量下降，晶格原子排列不规则，InGaN材料受到很大的应力后会出现电子和空穴复合效率的降低，降低发光效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决传统的发光层和nGaN晶格不匹配的问题，引入应力释放层，通过应力释放层调制晶格常数，在应力释放层基础上生长的发光层，由于晶格常数接近，发光层中InGaN材料受到GaN的应力将大幅度降低，发光效率将有所提升，发光层晶格匹配，晶格原子排布规则，发光层晶体质量会提升，通过提升LED产品的内部量子效率提升亮度。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种提高LED亮度的外延生长方法，其特征在于，包括步骤：

处理蓝宝石衬底；

生长低温缓冲层；

生长不掺杂Si的GaN层；

生长掺杂Si的N型GaN层：保持反应腔温度1000-1200℃，保持反应腔压力300-600mbar，通入流量为30000-60000sccm的NH3、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H2、20-50sccm的SiH4，持续生长3-4μm掺杂Si的N型GaN层，Si掺杂浓度5×10¹⁸atoms/cm³-1×10¹⁹atoms/cm³；

生长掺杂Si的N型GaN层：保持反应腔温度1000-1200℃，保持反应腔压力300-600mbar，通入流量为30000-60000sccm的NH3、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H2、2-10sccm的SiH4，持续生长200-400nm掺杂Si的N型GaN，Si掺杂浓度5×10¹⁷atoms/cm³-1×10¹⁸atoms/cm³；

生长应力释放层：保持反应腔压力300-400mbar、温度750-850℃，通入流量为50000-70000sccm的NH3、20-40sccm的TMGa、5-10sscm的SiH4、1500-2000sccm的TMIn、100-130L/min的N2，周期生长掺杂Si的nInN/nGaN超晶格层作为应力释放层；

生长发光层：保持反应腔压力300-400mbar、温度700-750℃，通入流量为50000-70000sccm的NH3、20-40sccm的TMGa、1500-2000sccm的TMIn、100-130L/min的N2，生长掺杂In的2.5-3.5nmInxGa(1-x)N层，所述x在0.20-0.25之间，发光波长450-455nm；升高温度750-850℃，保持反应腔压力300-400mbar，通入流量为50000-70000sccm的NH3、20-100sccm的TMGa、100-130L/min的N2，生长8-15nmGaN层；然后重复生长InxGa(1-x)N层，重复生长GaN层，交替生长InxGa(1-x)N/GaN发光层，控制周期数为7-15；