[发明专利]一种高亮度LED外延片的生长方法

说明书

本发明涉及一种高亮度LED外延片的生长方法。该方法包括：步骤S1、利用MOCVD设备在蓝宝石衬底上形成基础GaN缓冲结构；步骤S2、在MOCVD腔体内进行高温低压处理形成GaN结晶；步骤S3、在MOCVD腔体内进行退火后，利用高温形成GaN的侧向和纵向生长，完成聚合填平过程；步骤S4、利用MOCVD设备，在聚合填平基础上继续生长Si掺杂的N型GaN基LED；步骤S5、在MOCVD腔体内继续进行高低温度交错生长多量子层，形成低温InGaN结构以及高温AlGaN结构交错重复生长，得到多层次交替的发光区结构，形成电子和空穴高效复合区域；步骤S6、利用MOCVD设备，在交错生长的多量子层上继续生长Mg掺杂P型GaN基LED。本发明能够有效提高对电子过量跃迁，达到更高的发光效率。

技术领域

本发明涉及一种高亮度LED外延片的生长方法。

背景技术

氮化镓(GaN)基发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)是一种常用的半导体发光器件，通过电子与空穴复合释放能量发光，它在照明领域应用广泛。LED外延片是LED生产过程的基础且关键的环节，目前一般采用的传统外延片生长过程为：通常使用蓝宝石衬底至MOCVD(金属有机气相沉积)反应腔体内进行GaN基LED生长，利用电子和空穴在发光区的复合产生自发辐射的荧光。

现有技术存在以下问题：

由于电子具有极高的迁移率，而空穴惰性较强，通常两者高效率的复合发光需要发光层量子阱具备有较强的势垒，对于跃迁的电子形成更高的限制作用，将更多的电子限制在InGaN阱中与空穴结合，达到更高的发光效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高亮度LED外延片的生长方法，能够有效提高对电子过量跃迁，达到更高的发光效率。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种高亮度LED外延片的生长方法，包括如下步骤：

步骤S1、利用MOCVD设备在蓝宝石衬底上形成基础GaN缓冲结构；

步骤S2、在MOCVD腔体内进行高温低压处理形成GaN结晶；

步骤S3、在MOCVD腔体内进行退火后，利用高温形成GaN的侧向和纵向生长，完成聚合填平过程；

步骤S4、利用MOCVD设备，在聚合填平基础上继续生长Si掺杂的N型GaN基LED；

步骤S5、在MOCVD腔体内继续进行高低温度交错生长多量子层，形成低温InGaN结构以及高温AlGaN结构交错重复生长，得到多层次交替的发光区结构，形成电子和空穴高效复合区域；

步骤S6、利用MOCVD设备，在交错生长的多量子层上继续生长Mg掺杂P型GaN基LED。

在本发明一实施例中，步骤S1中，所述MOCVD设备为金属有机物化学气相沉积MOCVD设备。

在本发明一实施例中，步骤S3中，所述高温为1000-1100℃。

在本发明一实施例中，步骤S5中，以高纯度NH3、三乙基镓为反应源，进行低压力下的气相有机沉积，其中，温度为750-900℃，InGaN阱厚度为3-5nm，AlGaN垒厚度为8-10nm，氨气流量为100-150slm，氮气流量为90-130slm，SiH4用量为0.1-0.3sccm。

在本发明一实施例中，所述温度为780-880℃，InGaN阱厚度为4-5nm，所述AlGaN垒厚度为9-10nm，氨气流量为120-145slm，氮气流量为100-130slm，SiH4用量为0.2-0.3sccm。

在本发明一实施例中，步骤S5中，所述低温InGaN结构生长时，使用的气体为氨气、氮气的混合气体，金属有机源为三乙基镓，通过三甲基铟掺杂获得。