[发明专利]发光二极管外延结构及其生长方法和发光二极管

说明书

本发明提供一种发光二极管外延结构及其生长方法和发光二极管，生长方法包括如下步骤：1)向反应室中通入氢气、氨气和第一金属源，生成缓冲生长层；2)向反应室通入氢气、氨气和第二金属源，缓冲生长层生长为未掺杂层；3)向反应室通入氨气、第三金属源和硅原子，生成N型重掺杂层；硅原子浓度为1×10¹⁹～1×10²⁰个/cm³；4)向反应室中通入氮气、氨气、第四金属源、硅原子和三甲基铟，生成多量子阱层；其中，所述硅原子浓度为1×10¹⁸个/cm³；5)向反应室中通入氢气、氮气、氨气、第五金属源和镁原子，生成发光二极管外延结构。本发明的生长方法通过生成V型缺陷降低非辐射复合几率，提升二极管外延结构的发光率。

技术领域

本发明涉及半导体技术，尤其涉及一种发光二极管外延结构及其生长方法和发光二极管。

背景技术

发光二极管(Lighting Emitting Diode，简称LED)以体积小、寿命长、响应速度快，可靠性高等优点，被广泛应用于多领域的电子设备。

发光二极管的发光效率主要决定于发光二极管外延机构的外量子效率，而外量子效率是内量子效率与光提取率的乘积，因此提高发光二极管发光效率的方法大致可以从提高外延结构的内量子效率和光提取率两方面入手，由于外延结构多有氮化镓生成，而氮化镓的折射率为2.4，光的出射角为24.6°，因此其光的提取效率比仅为4.5％。

非辐射复合中心是影响内量子效率的主要原因，非辐射复合中心的降低有助于内量子效率的提高，而位错密度对非辐射复合中心影响极大，降低位错密度有利于非辐射复合中心的降低，但是由于大多数的外延结构在衬底层上属于异质生长，因此电子极易跃迁至位错线附近，使位错密度过高，从而导致内量子效率难以提高。

发明内容

本发明提供一种发光二极管外延机构及其生长方法和发光二极管，通过阻止非辐射复合的发生，提高发光二极管的发光效率。

本发明提供一种二极管外延结构的生长方法，其特征在于，包括如下顺序的步骤：

1)向反应室中的衬底层通入氢气、氨气和第一金属源，在所述衬底层上生成厚度为10～50nm的缓冲生长层；

2)向所述反应室通入氢气、氨气和第二金属源，所述缓冲生长层生长为厚度为50～3000nm的未掺杂层；

3)向所述反应室通入氨气、第三金属源和硅原子，在所述未掺杂层上生成厚度为500～3500nm的N型重掺杂层；所述硅原子浓度为1×10¹⁹～1×10²⁰个/cm³；

4)向所述反应室中通入氮气、氨气、第四金属源、硅原子和三甲基铟，在所述N型重掺杂层上生成厚度为10～6000nm的多量子阱层；其中，所述硅原子浓度为1×10¹⁸个/cm³；

5)向所述反应室中通入氢气、氮气、氨气、第五金属源和镁原子，生成发光二极管外延结构。

图1为本发明提供的发光二极管外延结构的示意图。如图1所示，本发明的发光二极管外延结构由下至上依次包括衬底层11、未掺杂层12、N型掺杂层13、V型缺陷14、多量子阱层15和P型层16。