一种led外延生长方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及发光二极管领域，具体地说，是涉及一种发光二极管外延生长方法。
【背景技术】
[0002]发光二极管(LED)是二十一世纪备受全球瞩目的新一代光源，因其高亮度、低功耗、长寿命以及可回收利用等优点，LED已经成为最有发展前景的绿色照明光源。随着LED制造技术的不断发展进步，LED不断向大功率、低功耗及高亮度方向发展。而氮化镓基材料，包括InGaN、GaNAl和GaN合金，作为直接带隙半导体，且带隙从1.8-6.2eV连续可调，具有宽直接带隙、强化学键、耐高温、抗腐蚀等优良性能，是生产短波长高亮度发光器件、紫外光探测器和高温高频微电子器件的理想材料，广泛应用于全彩大屏幕显示、LCD背光源、信号灯、照明等领域。20世纪90年代以来，由于异质外延技术以及GaN材料P型掺杂技术取得突破性进展，以GaN为代表的第ΠΙ族氮化物宽带隙直接跃迀型半导体材料，因其光谱范围广、电子饱和迀移率高、热导率高、硬度大、介电常数小、化学性质稳定、抗辐射、耐高温等优点被广泛应用于高亮度蓝绿及篮紫发光器件的研制，成为目前国内外半导体研究的一大热点。
[0003]然而，根据材料显示，要想取代荧光灯，白光LED的发光效率必须要达到150-2001m/W。而如何提升LED的亮度和发光效率是亟待解决的问题。
[0004]并且，随着对LED基蓝光的深入研究发现，LED的输出光波长将随着注入电流、温度和时间的影响而变化。这给GaN基LED的实际应用带来了两个问题:(I)在全彩色显示应用中，波长的漂移会引起发光颜色变化，导致色彩不纯，影响显示屏的视觉效果；(2)在半导体照明领域，蓝光LED峰值波长的变化将引起色度坐标的漂移，造成白光的颜色或色温发生变化。由此，获得高波长稳定性的LED器件是材料外延研究的重点。
[0005]随注入电流的增加，GaN基蓝光LED的峰值波长向短波长方向移动，即发生了蓝移。蓝移:有机化合物的谱带常常因取代基的变化和改变溶剂量使最大波长λmax和吸收强度发生改变。当Amax向最短波方向移动时称为蓝移。结果就会导致LED器件亮度和发光效率不佳的问题。
[0006]有源层(MQW):半导体制造工艺进行扩散和注入，形成IC有源器件的部分。这种结构由三层不同类型半导体材料构成，中间层通常为厚度为0.1?0.3 μπι的窄带隙P型半导体，称为有源层，作为工作介质，两侧分别为具有较宽带隙的N型和P型半导体，称为限制层。具有不同带隙宽度的两种半导体单晶之间的结构称为异质结。有源层与右侧的N层之间形成的是P-N异质结，而与左侧的P层之间形成的是P-P异质结，故这种结构又称N-P-P双异质结构，简称DH结构。
[0007]为此，本发明提供了一种LED外延生长方法，通过有源层(MQW)在高压环境下进行氮化镓基LED外延生长的方法，提升量子阱的发光能力，降低极化效应以及开启电压，从而提尚发效率。
【发明内容】
[0008]为了解决在上述现有技术中出现的问题，本发明的目的是提供一种LED外延生长方法，以解决LED器件亮度和发光效率不佳的问题。
[0009]本发明提供了一种LED芯片外延生长方法，所述LED芯片包括:自下而上顺序设置的衬底、低温GaN缓冲层、高温GaN缓冲层、N型GaN层、N型AlGaN层、N型接触层、浅量子阱层、有源层MQW、AlGaN/GaN超晶格、低温P型GaN层、P型AlGaN/InGaN超晶格结构、高温P型GaN层及P型接触层，所述方法:
[0010]在衬底上从下而上顺序生长低温GaN缓冲层、高温GaN缓冲层、N型GaN层、N型AlGaN层、N型接触层及浅量子阱层；
[0011]在浅量子阱层上生长出有源层MQW，所述有源层MQW为低温多量子阱结构；
[0012]在所述有源层MQW上生长非刻意掺杂的AlGaN/GaN超晶格结构；
[0013]在所述AlGaN/GaN超晶格结构上生长低温P型GaN层；
[0014]在所述低温P型GaN层上生长P型AlGaN/InGaN超晶格结构；
[0015]在所述P型AlGaN/InGaN超晶格结构上生长高温P型GaN层；
[0016]在所述高温P型GaN层上生长P型接触层；以及
[0017]降温、冷却得到LED芯片外延结构。
[0018]进一步地，其中，所述在浅量子阱层上生长出有源层MQW，进一步包括:
[0019]在温度为75O 0C -920 °C、压力为250torr_350torr、通入队量为80000sccm-90000sccm及通入順3量为50000-70000sccm的条件下，在所述浅量子阱层上生长有源层MQW。
[0020]进一步地，其中，所述有源层MQW包括:量子阱和量子皇，所述在浅量子阱层上生长出有源层MQW，进一步包括:
[0021]在温度为750°C _770°C、压力为250torr_350torr的条件下，生长量子阱；在温度为880°C -920°C、压力为250torr_350torr下，生长量子皇，其中，单个量子讲和量子皇的总厚度为 12nm_15nm。
[0022]进一步地，其中，所述在浅量子阱层上生长出有源层MQW，进一步包括:
[0023]在通入N2量为90000sccm、通入NH 3量为50000-70000sccm的条件下，生长有源层MQff,其中，在转速为500RPM-550PRM的条件下，生长量子皇。
[0024]进一步地，其中，所述在浅量子阱层上生长出有源层MQW，进一步包括:
[0025]在通入N2量为90000sccm、通入NH 3量为50000-70000sccm的条件下，生长有源层MQff,其中，在转速为550PRM的条件下，生长量子皇。
[0026]进一步地，其中，所述在有源层MQW上生长非刻意掺杂的AlGaN/GaN超晶格结构，进一步包括:
[0027]在温度为810°C _850°C，压力100torr-200torr、Al浓度为102°的条件下，生长非刻意掺杂的AlGaN/GaN超晶格结构，所述非刻意掺杂的AlGaN/GaN超晶格结构的厚度为8nm_12nm0
[0028]进一步地，其中，所述在AlGaN/GaN超晶格结构上生长低温P型GaN层，进一步包括:
[0029]在温度为700°C _800°C、压力150torr_250torr的条件下，生长低温P型GaN层，所述低温P型GaN层的厚度为50nm-80nmo
[0030]进一步地，其中，所述在低温P型GaN层上生长P型AlGaN/InGaN超晶格结构，进一步包括:
[0031]在温度为900 °C -1000 °C、压力 100torr-150torr、Al 浓度为 102°、Mg 浓度为1019-102°的条件下，生长P型AlGaN/InGaN超晶格结构，所述P型AlGaN/InGaN超晶格结构的厚度为60nm-100nmo
[0032]进一步地，其中，所述在P型AlGaN/InGaN超晶格结构上生长高温P型GaN层，进一步包括:
[0033]在温度为900°C -1000°C、压力150torr_250torr的条件下，生长高温P型GaN层，所述高温P型GaN层的厚度为40nm-80nmo
[0034]进一步地，其中，所述在高温P型GaN层上生长P型接触层，进一步包括:
[0035]在温度为900°C -1000°C、压力150torr_250torr的条件下，生长P型接触层，所述P型接触层的厚度为6nm-10nmo
[0036]与现有技术相比，本申请所述的LED外延生长方法，具有以下优点:
[0037](I)本发明的LED外延生长方法通过多量子阱高压高铟生长，提高了 InGaN和GaN多量子阱的结晶质量，减少了非辐射复合，提高了 LED芯片的发光效率。
[0038](2)本发明的LED外延生长方法通过提升低温有源层MQW的生长压力以及减慢生长速率提升了量子阱和量子皇的结晶质量，并且通过提高量子阱中In和Ga的摩尔比提高了 LED芯片量子阱中In的组分，保证了 LED芯片内量子效率，进而提升了量子阱的发光能力。
[0039](3)本发明的LED外延生长方法降低了极化效应和开启电压，从而提升了发光效率。
[0040]当然，实施本申请的任一产品必不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
【附图说明】
[0041]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
[004