[发明专利]LED外延生长方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件技术，尤其涉及一种发光二极管(Light Emitting Diode，LED)外延生长方法。

背景技术

量子阱发光层作为LED外延片的关键技术层，决定LED的一些光电参数以及LED的最终亮度。

传统LED外延生产方法中，如图1所示，其中量子阱发光层的结构是铟氮化镓(InGaN)作为阱层，氮化镓(GaN)作为垒层，其中，在生长温度750-780℃下，InGaN层的厚度为3-4nm，在生长温度850-880℃下，GaN层的厚度为5-9nm，且生长阶段保持恒温。然而，这种方法在生产阱层时会产生大量位错，影响LED的发光效率。通常采用增大垒层的厚度来减少位错的影响，但仍会使得LED的发光效率降低。

发明内容

本发明提供一种LED外延生长方法，以克服现有的LED外延生产方法中由于采用增大垒层的厚度来减少位错的影响，仍会带来LED的发光效率降低的问题。

本发明提供一种LED外延生长方法，包括：从下往上依次生长衬底、缓冲层、非掺杂的GaN层、N型掺杂的GaN层；

在所述N型掺杂的GaN层之上生长量子阱发光层，其中所述量子阱发光层的能级发生渐变，所述量子阱发光层从下往上依次包括InGaN层、铟组分递减的In_xGa_1-xN层、第一GaN层、第二GaN层；

其中，所述第一GaN层是在第一温度下以横向生长方式形成的，所述第二GaN层是在第二温度下以横向生长方式形成的，所述第一温度低于所述第二温度，所述第一GaN层的厚度小于第二GaN层的厚度；

在所述量子阱发光层之上从下往上依次生长P型掺杂的GaN层、P型金属接触层。

可选地，在生产温度为760-790℃下，所述InGaN层的厚度为3nm-5nm。

可选地，在生产温度为760-790℃下，所述铟组分递减的In_xGa_1-xN层的厚度为1nm-4nm，其中0.05<x<0.2。

可选地，在生产温度为780-820℃下，所述第一GaN层的厚度为1nm-4nm。

可选地，在生产温度为800-880℃下，所述第二GaN层的厚度为4nm-10nm。

可选地，所述InGaN层、所述铟组分递减的In_xGa_1-xN层、所述第一GaN层、所述第二GaN层为一组，交替生长周期为7-15组。

本发明提供的LED外延生长方法，通过在量子阱发光层中的InGaN层上生长铟组分递减的In_xGa_1-xN层、第一GaN层，不仅起到能级的渐变作用，且使得晶格误差造成的位错影响明显降低，还用一层保护薄膜将位错完全阻隔，有效提高了量子阱发光层的发光效率，提升了LED芯片的电学性能。

附图说明

图1为现有的LED外延生长方法的结构示意图；

图2为本发明提供的LED外延生长方法的结构示意图；

图3为本发明提供的LED外延生长方法的流程图；

图4为本发明提供的LED外延生长方法的量子阱发光层的能级示意图；

图5为本发明提供的LED外延生长方法的量子阱发光层的生长温度与厚度示意图。

具体实施方式

图2为本发明提供的LED外延生长方法的结构示意图，图3为本发明提供的LED外延生长方法的流程图，图4为本发明提供的LED外延生长方法的量子阱发光层的能级示意图，如图3所示，本实施例的LED外延生长方法包括：

步骤101、从下往上依次生长衬底、缓冲层、非掺杂的GaN层、N型掺杂的GaN层。

步骤102、在N型掺杂的GaN层之上生长量子阱发光层，其中量子阱发光层的能级发生渐变，量子阱发光层从下往上依次包括InGaN层、铟组分递减的In_xGa_1-xN层、第一GaN层、第二GaN层；

其中，第一GaN层是在第一温度下以横向生长方式形成的，第二GaN层是在第二温度下以横向生长方式形成的，第一温度低于第二温度，第一GaN层的厚度小于第二GaN层的厚度。

步骤103、在量子阱发光层之上从下往上依次生长P型掺杂的GaN层、P型金属接触层。