[发明专利]发光二极管外延片的生长方法及发光二极管外延片

说明书

本公开公开了一种发光二极管外延片的生长方法及发光二极管外延片，属于半导体技术领域。生长方法包括：将衬底放在反应室内的承载盘上；在所述衬底上依次生长低温缓冲层和高温外延层；控制所述承载盘沿设定方向以设定转速转动，在所述高温外延层上生长第一N型半导体层；对所述承载盘的转向和转速进行多个阶段的调整，在所述第一N型半导体层上生长第二N型半导体层；其中，所述承载盘的转向在相邻两个所述阶段中相反，所述承载盘的转速在各个所述阶段中逐渐增大；控制所述承载盘沿设定方向以设定转速转动，在所述第二N型半导体上生长第三N型半导体层；在所述第三N型半导体层上依次有源层和P型半导体层。本公开可以修复贯穿线缺陷。

技术领域

本公开涉及半导体技术领域，特别涉及一种发光二极管外延片的生长方法及发光二极管外延片。

背景技术

发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)作为高效、环保、绿色的新一代固态照明光源。LED具有低电压、低功耗、体积小、重量轻、寿命长、高可靠性等优点，已经在显示屏中得到大规模使用。目前白光主要是采用蓝光叠加荧光粉获得，而LED的主要发光部分是LED芯片中的外延层，产生蓝光的外延材料主要是氮化镓材料。这是一种宽禁带的半导体材料，其禁带宽度约3.4eV，可以满足光子能量较高的蓝光产生条件，因而获得了大量应用。

目前氮化镓外延的传统结构是在图形化蓝宝石衬底(英文：Patterned SapphireSubstrate，简称：PSS)上依次生长低温AlN缓冲层、低温GaN缓冲层、高温GaN层、重掺杂的N型GaN层、超晶格应力释放层、多量子阱层(英文：Multiple Quantum Well，简称：MQW)、高势垒电子阻挡层、P型GaN层、P型InGaN层。其中，低温AlN缓冲层和低温GaN缓冲层为氮化镓材料的外延生长提供成核中心，高温GaN层和超晶格应力释放层改善异质外延生长晶格失配产生的不良影响，重掺杂的N型GaN层提供电子，P型GaN层提供空穴，多量子阱层实现电子和空穴的辐射复合发光，高势垒电子阻挡层可以避免重掺杂的N型GaN层提供的电子跃迁到P型GaN中与空穴进行非辐射复合，P型InGaN层与后续制作芯片时形成的氧化铟锡(英文：Indium tin oxide，简称ITO)透明导电层形成欧姆接触。

在实现本公开的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

图形化蓝宝石衬底表面存在颗粒和缺陷，而且图形化蓝宝石和氮化镓之间的晶格常数失配达到16％，这些因素导致外延层内产生较多的线缺陷，部分线缺陷从衬底延伸到外延层的上表面，贯穿整个外延层，直接影响到量子阱层。由于量子阱层的厚度只有几十埃，对缺陷非常敏感，缺陷会增加对自由载流子的俘获率，使得载流子在没有形成辐射复合的时候即非辐射复合掉，因此这种贯穿的线缺陷非常致命，会严重影响量子阱层的辐射复合效率，同时还在很大概率上会产生漏电问题。另外，线缺陷对晶体的生长、杂质的扩散、晶体相变、塑性变形和机械硬度等性质都会产生不良影响，当上述线缺陷密度较高的外延结构工作时，冷和热的交替影响会反复的进一步冲击这种已经存在机械韧度性能隐患的晶体，从而诱导原有的大密度缺陷产生新的衍生缺陷，缺陷在界面集中的应力的促进下会快速蔓延，加速材料的老化，进而影响LED的寿命。也就是说，当前存在较多贯穿线缺陷的外延结构会造成LED的可靠性存在一定隐患，尤其在电流密度逐步增高的情况下，线缺陷产生的不良影响会随之增大，极大限制LED的产业化推广。

发明内容

本公开实施例提供了一种发光二极管外延片的生长方法及发光二极管外延片，可以有效降低外延片中的线缺陷，改善LED的性能，有利于LED的产业化推广。所述技术方案如下：

一方面，本公开实施例提供了一种发光二极管外延片的生长方法，所述生长方法包括：

将衬底放在反应室内的承载盘上；

在所述衬底上依次生长低温缓冲层和高温外延层；

控制所述承载盘沿设定方向以设定转速转动，在所述高温外延层上生长第一N型半导体层；