[发明专利]一种发光二极管外延片的生长方法及外延片

说明书

技术领域

本发明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外延片。

背景技术

LED(Light Emitting Diode，发光二极管)是一种能发光的半导体电子元件。作为一种高效、环保、绿色的新型固态照明光源，LED正在被迅速广泛地得到应用，如交通信号灯、汽车内外灯、城市景观照明、手机背光源等。

外延片是制造LED的重要部件。现有的外延片的生长方法包括：依次在衬底上生长低温缓冲层、未掺杂GaN层、N型层、有源层、P型层。其中，有源层由InGaN层和GaN层交替生长形成。

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：

生长温度越高，一方面反应越迅速和完全，晶格质量越好，另一方面In析出越严重(In不能掺杂到晶格中)，析出的In不能有效参与反应，InGaN层被破坏，由于InGaN层和GaN层的生长温度是固定不变的，因此InGaN层和GaN层的生长温度需要同时兼顾晶格质量和In的并入效率(In掺入晶格中的多少)，LED的发光效率有限。

发明内容

为了解决现有技术LED的发光效率有限的问题，本发明实施例提供了一种发光二极管外延片的生长方法及外延片。所述技术方案如下：

一方面，本发明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：

依次在衬底上生长低温缓冲层、未掺杂GaN层、N型层；

在所述N型层上交替生长第一InGaN阱层和第一GaN垒层，形成第一有源层；

在所述第一有源层上交替生长第二InGaN阱层和第二GaN垒层，形成第二有源层；

依次在所述第二有源层上生长电子阻挡层、P型层；

其中，所述第二有源层的生长压力低于所述第一有源层的生长压力，所述第二有源层的生长速度低于所述第一有源层的生长速度，所述第二有源层的厚度小于所述第一有源层的厚度；所述第二InGaN阱层的生长压力逐层降低，所述第二InGaN阱层的生长速度逐层变慢，所述第二InGaN阱层的厚度逐层减小；

所述第一有源层的生长压力为200-350torr，所述第二GaN垒层的生长压力为100-200torr，所述第二InGaN阱层的生长压力的取值范围为100-180torr，所述第一有源层的生长速度与所述第二有源层的生长速度之比大于1且不大于4，所述第一有源层的厚度为90-180nm，所述第二有源层的厚度为50-90nm。

可选地，所述第一InGaN阱层、所述第一GaN垒层、所述第二InGaN阱层、以及所述第二GaN垒层的层数之和为24-36。

可选地，所述第一InGaN阱层和所述第一GaN垒层的层数之和为12-24，所述第二InGaN阱层和所述第二GaN垒层的层数之和为4-12。

另一方面，本发明实施例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、以及依次层叠在所述衬底上的低温缓冲层、未掺杂GaN层、N型层、电子阻挡层、P型层，在所述N型层和所述P型层之间依次生长第一有源层、第二有源层，所述第一有源层由交替生长的第一InGaN阱层和第一GaN垒层形成，所述第二有源层由交替生长的第二InGaN阱层和第二GaN垒层形成；

其中，所述第二有源层的生长压力低于所述第一有源层的生长压力，所述第二有源层的生长速度低于所述第一有源层的生长速度，所述第二有源层的厚度小于所述第一有源层的厚度；沿所述发光二极管外延片的生长方向，所述第二InGaN阱层的生长压力逐层降低，所述第二InGaN阱层的生长速度逐层变慢，所述第二InGaN阱层的厚度逐层减小；

所述第一有源层的生长压力为200-350torr，所述第二GaN垒层的生长压力为100-200torr，所述第二InGaN阱层的生长压力的取值范围为100-180torr，所述第一有源层的生长速度与所述第二有源层的生长速度之比大于1且不大于4，所述第一有源层的厚度为90-180nm，所述第二有源层的厚度为50-90nm。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：