一种发光二极管外延片的生长方法及外延片的制作方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]LED (Light Emitting D1de，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。
[0003]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。
[0004]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:
[0005]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】
[0006]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:
[0007]—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:
[0008]依次在衬底上生长低温缓冲层、未掺杂GaN层、N型层；
[0009]在所述N型层上交替生长第一 InGaN讲层和第一 GaN皇层，形成第一有源层；
[0010]在所述第一有源层上交替生长第二 InGaN阱层和第二 GaN皇层，形成第二有源层；
[0011]依次在所述第二有源层上生长电子阻挡层、P型层；
[0012]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。
[0013]可选地，所述第一有源层的生长压力为200-350torr。
[0014]可选地，所述第二 GaN皇层的生长压力为100_200torr。
[0015]可选地，所述第二 InGaN讲层的生长压力的取值范围为100_180torr。
[0016]可选地，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I且不大于4。
[0017]可选地，所述第一有源层的厚度与所述第二有源层的厚度之比大于I且不大于4。
[0018]优选地，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。
[0019]可选地，所述第一 InGaN讲层、所述第一 GaN皇层、所述第二 InGaN讲层、以及所述第二 GaN皇层的层数之和为24-36。
[0020]可选地，所述第一 InGaN阱层和所述第一 GaN皇层的层数之和为12_24，所述第二InGaN阱层和所述第二 GaN皇层的层数之和为4_12。
[0021]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皇层形成，所述第二有源层由交替生长的第二InGaN阱层和第二 GaN皇层形成；
[0022]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。
[0023]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
[0024]通过先生长第一有源层，第一有源层的生长压力较高，有利于三维生长，产生的缺陷(pits)体积较大，体积较大的缺陷可以有效阻挡底层延伸上来的pits，提高了整体的晶体质量；第一有源层的生长速度较快，反应分子的迀移率较高、反应迅速且充分，晶格质量较好；第一有源层的厚度较厚，增加了电子和空穴在第一有源层中复合发光的几率，提高了发光二极管的发光效率。再在第一有源层上生长第二有源层，第二有源层的生长压力较低，有利于二维生长，产生的pits体积较小，一方面可以消除之前从产生的体积较大的pits，提高晶体质量，另一方面还可以改变复合光的出射角度，增加发光二极管的出光效率；第二有源层的生长速度较慢，可以提高In的并入效率，进而提高第二有源层的发光效率；第二有源层的厚度较薄，有利于空穴的迀移，提高了电子和空穴在第二有源层复合发光的效率。
【附图说明】
[0025]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1是本发明实施例一提供的一种发光二极管外延片的生长方法的流程图；
[0027]图2是本发明实施例二提供的一种发光二极管外延片的结构示意图。
【具体实施方式】
[0028]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0029]实施例一
[0030]本发明实施例提供了发光二极管外延片的生长方法，参见图1，该生长方法包括:
[0031]步骤10:对衬底进行预处理。该步骤10为可选步骤。
[0032]可选地，衬底可以为蓝宝石。
[0033]具体地，该步骤10可以包括:
[0034]在氢气气氛下，高温处理衬底5-8min。其中，反应室温度可以为1000-1100°C，反应室压力可以控制在200-500torr。
[0035]步骤11:依次在衬底上生长低温缓冲层、未掺杂GaN层、N型层。
[0036]在本实施例中，米用Veeco K465i/C4M0CVD (Metal Organic Chemical VaporDeposit1n，金属有机化学气相沉淀)设备实现LED外延片的生长方法。采用高纯H2 (氢气)或高纯N2 (氮气)或两者的混合气体作为载气，高纯册13作为N源，三甲基镓(TMGa)及三乙基镓(TEGa)作为镓源，三甲基铟(TMIn)作为铟源，硅烷(SiH4)作为N型掺杂剂，三甲基铝(TMAl)作为铝源，二茂镁(CP2Mg)作为P型掺杂剂。反应室压力为100-600torr。
[0037]具体地，低温缓冲层等可以生长在蓝宝石的
[0001]面上。
[0038]可选地，低温缓冲层可以为GaN层，厚度可以为15_30nm。具体地，生长低温缓冲层时，反应室温度可以为530-560°C，反应室压力可以控制在200-500torr。
[0039]未掺杂GaN层可以为不掺杂的GaN层，厚度可以为2_3.5um。具体地，生长未掺杂GaN层时，反应室温度可以为1000-1100°C，反应室压力可以控制在200_600torr。
[0040]N型层可以为掺Si的GaN层，厚度可以为2_3um。具体地，生长N型层时，反应室温度可以为1000-1100°C，反应室压力可以控制在200-300torr。
[0041]步骤12:在N型层上交替生长第一 InGaN阱层和第一 GaN皇层，形成第一有源层。
[0042]在本实施例中，各第一 InGaN阱层的生长温度、生长压力、生长速度和厚度可以均相同，各第一 GaN皇层的生长温度、生长压力、生长速度和厚度可以均相同。
[0043]可选地，第一有源层的生长压力可以为200_350tOrr。若第一有源层的生长压力低于200torr，则形成的缺陷(pits)体积较小，无法有效阻挡底层延伸上来的pits，整体的晶体质量较差。若第一有源层的生长压力高于350torr，则形成的pits体积过大，会破坏有源层的晶体质量，失去了形成体积较大的pits的意义。
[0044]优选地，第一有源层的生长压力可以为250_350tOrr。既可以保证形成较大体积的pits阻挡底层延伸上来的pits，提高整体的晶体质量，又