[发明专利]提高底部结晶质量的LED外延生长方法

说明书

本发明公开了一种提高底部结晶质量的LED外延生长方法，包括：处理衬底、生长低温缓冲层GaN、生长非掺杂u‑GaN层、生长掺杂Si的n‑GaN层、生长发光层、生长p型AlGaN层、生长高温p型GaN层、降温冷却；其中，生长非掺杂u‑GaN层包括：保持温度1000‑1200℃，保持反应腔压力150‑300mbar，持续生长150nm‑800nm的非掺杂GaN‑1层；降温30‑80℃，升高反应腔压力至500‑900mbar，生长100nm‑800nm的非掺杂GaN‑2层；交替生长非掺杂GaN‑1层和非掺杂GaN‑2层，且交替生长周期为1‑6个周期。相对于现有技术，通过降低相邻外延层的失配度逐渐阻隔缺陷的向上蔓延，同时减少新产生的缺陷，从而降低位错密度，提高晶体质量，保证上层正常生长，减少非辐射复合，提高发光效率。

技术领域

本发明涉及LED外延设计应用技术领域，更具体地，涉及一种提高底部结晶质量的LED外延生长方法。

背景技术

目前LED(Light Emitting Diode，发光二极管)是一种固体照明，体积小、耗电量低使用寿命长高亮度、环保、坚固耐用等优点受到广大消费者认可，国内生产LED的规模也在逐步扩大；市场上对LED产品性能的需求与日俱增，如何生长更质量好的外延层一直是LED行业的焦点问题，因为外延层晶体质量的提高，LED器件的性能可以等到提升，LED的寿命、抗老化能力、抗静电能力、稳定性会随着外延层晶体质量的提升而提升。

目前普遍采用的GaN外延层生长方法是在蓝宝石衬底上进行异质外延。但是蓝宝石与GaN间存在较大的晶格失配(13％-16％)和热失配，使得GaN外延层中的失配位错密度较高。传统的做法是采用低温缓冲层，通过调整蓝宝石衬底的氮化、低温缓冲层的生长温度、低温缓冲层的厚度等，来提高GaN外延层的晶体质量。但是，由于低温缓冲层还是属于异质外延，其提升的晶体质量有限。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种提高底部结晶质量的LED外延生长方法，以提高晶体质量，利于上层外延结构的生长。

本发明提供了一种提高底部结晶质量的LED外延生长方法，包括：

处理衬底、生长低温缓冲层GaN、生长非掺杂u-GaN层、生长掺杂Si的n-GaN层、生长发光层、生长p型AlGaN层、生长高温p型GaN层、降温冷却；其中，

生长非掺杂u-GaN层包括：

保持温度1000-1200℃，保持反应腔压力150-300mbar，持续生长150nm-800nm的非掺杂GaN-1层；

降温30-80℃，升高反应腔压力至500-900mbar，生长100nm-800nm的非掺杂GaN-2层；

交替生长非掺杂GaN-1层和非掺杂GaN-2层，且交替生长周期为1-6个周期。

优选的，处理衬底，具体为：

衬底为蓝宝石衬底；在1000℃-1200℃的H₂气氛下，保持反应腔压力100-150mbar，将蓝宝石衬底进行高温处理并清洁衬底表面，高温处理时间为5min-10min。

优选的，生长低温缓冲层GaN，具体为：降温至550℃-650℃，保持反应腔压力400mbar-600mbar，在衬底上生长厚度为20nm-50nm的低温缓冲层GaN。

优选的，生长掺杂Si的n-GaN层，具体为：

掺杂Si的n-GaN层的厚度为2μm-4μm，Si掺杂浓度为5E18atoms/cm³-1E19atoms/cm³。

优选的，生长发光层，具体为：