[发明专利]发光二极管外延片的制备方法及发光二极管外延片

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制备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，缩写：LED)作为一种高效、环保、绿色新型的固态照明光源，正在被迅速广泛地得到应用，如交通信号灯、汽车内外灯、城市景观照明和手机背光源等。

LED外延片是制备LED的晶片。现有的制备LED外延片的方法包括：首先，以较低的温度(例如500℃～600℃)在衬底上生长一GaN层作为低温缓冲层。其次，将温度快速升高，以较高的温度(例如1060℃～1100℃)在低温缓冲层上生长一GaN层作为高温缓冲层。然后，在高温缓冲层上依次生长N型层、有源层和P型层，得到LED外延片。

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：在生长完低温缓冲层后，需要快速升温到高温生长高温缓冲层。当快速升温时，衬底上所形成的热应力不能及时得到释放，衬底将发生翘曲。翘曲太大对LED的各项性能都有负影响，比如波长均匀性会变差，抗静电能力会下降，光电性能也会变差。

发明内容

为了缓解翘曲，本发明实施例提供了一种发光二极管外延片的制备方法及发光二极管外延片。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种发光二极管外延片的制备方法，所述方法包括：

提供衬底；

在所述衬底上生长一GaN层作为低温缓冲层；所述低温缓冲层的生长温度为530～560℃；

在所述低温缓冲层上生长又一GaN层作为高温缓冲层；所述高温缓冲层包括依次层叠在所述低温缓冲层上的第一高温缓冲子层和第二高温缓冲子层；所述第一高温缓冲子层的生长温度高于所述第二高温缓冲子层的生长温度，所述第一高温缓冲子层的生长温度为1060～1090℃，所述第二高温缓冲子层的生长温度为1030～1060℃；且所述第一高温缓冲子层的生长速率慢于所述第二高温缓冲子层的生长速率；

在所述高温缓冲层上依次生长N型层、有源层、电子阻挡层和P型层，得到发光二极管外延片，所述第二高温缓冲子层的生长速率是所述第一高温缓冲子层的生长速率的1.5～3倍。

若第二高温缓冲子层的生长速率小于第一高温缓冲子层的生长速率的1.5倍，就会由于此层温度较低又长得慢而影响晶体质量。若第二高温缓冲子层的生长速率大于第一高温缓冲子层的生长速率的3倍，就会因为长得太快产生较多的缺陷而影响晶体质量。

可选的，所述第一高温缓冲子层的生长压力高于所述第二高温缓冲子层的生长压力，所述第一高温缓冲子层的生长压力为200～350Torr，所述第二高温缓冲子层的生长压力为100～200Torr。

通过第一高温缓冲子层的生长压力高于第二高温缓冲子层的生长压力，那么，先生长的第一高温缓冲的生长压力相对较高，可以进一步提高外延片的晶体质量。具体地，生长压力较高时，将利于GaN进行三维生长，使GaN岛的尺寸增加，而岛密度降低，岛的合并延迟，因此会降低线缺陷的密度，提高GaN外延的晶体质量。后生长的第二高温缓冲子层的生长压力相对较低，那么，在生长完第一高温缓冲子层之后，需降压生长第二高温缓冲子层。降压生长会利于GaN二维生长，并开始进行稳定的周期性振荡生长GaN晶格；同时，降压是通过快速抽取反应腔室内填充的气体实现，当气体从反应腔里面被快速抽走时，外延片相对要承受气体被快速抽走所带来的压力，该压力能将外延片压平，因此可以进一步缓解外延片翘曲变化过大。

可选的，所述第一高温缓冲子层的厚度为1～1.5微米；所述第二高温缓冲子层的厚度为0.2～0.5微米。

若第一高温缓冲子层的厚度小于1μm，会由于厚度偏薄而影响合并、填平效果。若第一高温缓冲子层的厚度大于1.5μm，也会由于厚度较厚增大翘曲，也会增加总生长时间，成本增加。若第二高温缓冲子层的厚度小于0.2μm，会由于厚度太薄而起不到释放应力从而缓解翘曲变化过大的效果。若第二高温缓冲子层的厚度大于0.5μm，会由于此层温度偏低又长得很厚而影响晶体质量。

可选的，所述高温缓冲层还包括层叠在所述第二高温缓冲子层上的第三高温缓冲子层；所述第三高温缓冲子层的生长温度高于所述第一高温缓冲子层的生长温度，所述第三高温缓冲子层的生长压力与所述第一高温缓冲子层的生长压力相同，所述第三高温缓冲子层的生长速率与所述第一高温缓冲子层的生长速率相同。