CN105023976A - 一种led外延生长方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种LED外延生长方法，LED芯片是通过对基板进行处理得到的，基板包括：衬底，位于衬底之上的缓冲层，位于缓冲层之上的N型GaN层，位于N型GaN层之上的发光层以及位于发光层之上的P型GaN层，方法：在氢气气氛、温度为900-1100℃下处理衬底；通入氢气、氨气及TMAl源，在衬底上生长AlN层；通入氢气、氨气、TMGa源及TMAl，在AlN层上生长AlGaN层；通入氢气、氨气、TMGa源及SiH4源，在AlGaN层上生长掺杂Si的N型GaN层；在掺杂Si的N型GaN层上生长发光层，发光层为有源层MQW；在有源层MQW上生长P型AlGaN层；在P型AlGaN层上生长掺镁的P型GaN层；及降温并在炉内冷却。该方法减少了LED器件的漏电，提升了LED器件的抗静电能力。
Description
技术领域
本申请涉及半导体照明技术领域，具体地说，是涉及一种LED外延生长方法。
背景技术
发光二极管简称为LED，由含镓(Ga)、砷(As)、磷(P)、氮(N)等的化合物制成。LED以其长寿命、强抗老化能力、强抗静电能力以及很好的稳定性备受世界关注。而外延层晶体质量在提升LED性能方面又起着至关重要的作用。LED的寿命、抗老化能力、抗静电能力以及稳定性都会随着外延层晶体质量的提升而得到提升。
目前，在国内金属化学气相沉积法MOCVD外延生长技术涵盖LED行业技术的70％左右，如何生长更好的外延片日益受到重视，高质量的外延片需求日益增加，因为外延层晶体质量的提高，LED器件的性能可以等到提升。其中，抗静电能力是产品的一项重要参数，抗静电能力强，产品的良率高、发光效率高，相应地价格也会提高，由此产生的经济效益显著。
金属化学气相沉积法MOCVD，是一种在基板上成长半导体薄膜的方法。原理是在载流气体通过有机金属反应源的容器时，将反应源的饱和蒸气带至反应腔中与其它反应气体混合，然后在被加热的基板上面发生化学反应促成薄膜的成长的方法。
传统的外延技术中在蓝宝石Al2O3基板上生长GaN材料，因为Al2O3材料和GaN材料存在着约13％的晶格失配，带来的影响是GaN材料位错密度高达109根/cm2。目前控制位错密度的主要方法是低温生长一层薄GaN层作缓冲层，然后在此基础上进行GaN的3D生长和2D生长，最后形成比较平整的GaN层，然而该种方法还是会造成器件较弱的抗静电能力。
传统LED结构参见图1，而传统LED结构外延生长流程图见图2所述，具体步骤如下：
步骤201、高温处理蓝宝石衬底11。
在900-1100℃，反应腔压力维持在100-200mbar的条件下，通入50-100L/min的氢气高温处理蓝宝石衬底5-10分钟。
步骤202、生长低温缓冲层GaN12。
降温至500-650℃下，反应腔压力维持在300-600mbar，通入50-90L/min的氢气、40-60L/min的氨气、50-100sccm的TMGa源在蓝宝石衬底上生长厚度为30-60nm的低温缓冲层GaN。
步骤203、生长3D GaN层13。
升高温度到850-1000℃，反应腔压力维持在300-600mbar，通入50-90L/min的氢气、40-60L/min的氨气、200-300sccm的TMGa源持续生长1-2μm的3D GaN层。
步骤204、生长2D GaN层14。
升高温度到1000-1100℃，反应腔压力维持在300-600mbar，通入50-90L/min的氢气、40-60L/min的氨气、300-400sccm的TMGa源持续生长2-3μm的2D GaN层。
步骤205、生长掺杂Si的N型GaN15。
然后保持温度到1000-1100℃，反应腔压力维持在150-300mbar，通入50-90L/min的氢气、40-60L/min的氨气、200-300sccm的TMGa源、20-50sccm的SiH4源，持续生长掺杂Si的N型GaN，Si掺杂浓度5E+18至1E+19，总厚度控制在2-4μm。
步骤206、生长有源层MQW16。
周期性生长有源层MQW：反应腔压力维持在300-400mbar，温度控制在700-750℃，通入50-90L/min的氮气、40-60L/min的氨气、10-50sccm的TMGa源、1000-2000sccm的TMIn源，生长掺杂In的InGaN层161，即3-4nm的InxGa(1-x)N(x＝0.15-0.25)层，In掺杂浓度1E+20-3E+20，然后升温800-850℃，通入50-90L/min的氮气、40-60L/min的氨气、10-50sccm的TMGa源，生长10-15nmGaN层162。接着InxGa(1-x)N和GaN按照此方法交替生长，周期数为10-15。
其中，有源层MQW16为LED芯片的发光层。
步骤207、生长P型AlGaN层17。
再升高温度到850-950℃，反应腔压力维持在200-400mbar，通入50-90L/min的氮气、40-60L/min的氨气、50-100sccm的TMGa源，持续生长50-100nm的P型AlGaN层，Al掺杂浓度1E+20-3E+20，Mg掺杂浓度5E+18-1E+19。
步骤208、生长掺镁的P型GaN层18。
升高温度到950-1000℃，反应腔压力维持在200-600mbar，通入50-90L/min的氮气、40-60L/min的氨气、50-100sccm的TMGa源，持续生长100-300nm的掺镁的P型GaN层，Mg掺杂浓度1E+19-1E+20。
步骤209、降温、冷却。
降温至700-800℃，单独通入100-150L/min的氮气，保温20-30min，接着炉内冷却。
但是，根据传统方法制备得到的LED芯片器件的抗静电能力不强，制得得LED芯片中漏电通道增多，被击穿的概率变大，严重影响到了LED的使用寿命、抗老化能力以及稳定性，很不利于LED芯片的发展和使用。
发明内容
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，以解决传统方法制备得到的LED芯片器件的抗静电能力不强，制得得LED芯片中漏电通道增多，致使被击穿的概率变大，严重影响LED的使用寿命、抗老化能力以及稳定性的问题。
本发明提供了一种LED外延生长方法，所述LED芯片是通过对基板进行处理得到的，所述基板包括：衬底，位于所述衬底之上的缓冲层，位于所述缓冲层之上的N型GaN层，位于所述N型GaN层之上的发光层以及位于所述发光层之上的P型GaN层，所述方法：
在氢气气氛、温度为900-1100℃下处理衬底；
通入氢气、氨气及TMAl源，在所述衬底上生长AlN层；
通入氢气、氨气、TMGa源及TMAl，在所述AlN层上生长AlGaN层；
通入氢气、氨气、TMGa源及SiH4源，在所述AlGaN层上生长掺杂Si的N型GaN层；
在所述掺杂Si的N型GaN层上生长发光层，所述发光层为有源层MQW；
在所述有源层MQW上生长P型AlGaN层；
在所述P型AlGaN层上生长掺镁的P型GaN层；及
降温并在炉内冷却。
进一步地，其中，所述衬底为蓝宝石Al2O3衬底，所述在温度为900-1100℃、氢气气氛下高温处理衬底5-10分钟，进一步包括：
在900-1100℃，反应腔压力维持在100-200mbar的条件下，通入50-100L/min的氢气处理蓝宝石衬底5-10分钟。
进一步地，其中，所述通入氢气、氨气及TMAl源，在所述衬底上生长AlN层，进一步包括：
在温度700-800℃、反应腔压力维持在100-300mbar的条件下，通入50-100L/min的氢气、50-100L/min的氨气及100-200sccm的TMAl源，在所述衬底上生长中温AlN层，所述中温AlN层厚度为20-60nm。
进一步地，其中，所述通入氢气、氨气、TMGa源及TMAl，在所述AlN层上生长AlGaN层，进一步包括：
在温度为800-900℃、反应腔压力维持在100-300mbar的条件下，通入50-100L/min的氢气、50-100L/min的氨气、200-300sccm的TMGa源及50-200sccm的TMAl，持续30-60分钟生长AlGaN层。
进一步地，其中，所述AlGaN层为AlxGa(1-x)N层，其中，所述x取值为0-1，所述AlGaN层厚度为3-5μm。
进一步地，其中，所述通入氢气、氨气、TMGa源及SiH4源，在所述AlGaN层上生长掺杂Si的N型GaN层，进一步包括：
保持温度在1000-1100℃、反应腔压力维持在150-300mbar的条件下，通入50-90L/min的氢气、40-60L/min的氨气、200-300sccm的TMGa源及20-50sccm的SiH4源，持续40-50分钟生长掺杂Si的N型GaN，其中，Si掺杂浓度为5E+18至1E+19，所述掺杂Si的N型GaN厚度为2-4μm。
进一步地，其中，所述有源层MQW包括周期生长出的InGaN层和GaN层，其中，
所述在所述掺杂Si的N型GaN层上生长有源层MQW，进一步包括：
维持反应腔压力为300-400mbar、温度为700-750℃，通入50-90L/min的氮气、40-60L/min的氨气、10-50sccm的TMGa源及1000-2000sccm的TMIn源，生长掺杂In的InGaN层，其中，
所述InGaN层为InxGa(1-x)N层，所述x＝0.15-0.25，In掺杂浓度1E+20-3E+20，所述InGaN层厚度为3-4nm；
升温至800-850℃，通入50-90L/min的氮气、40-60L/min的氨气及10-50sccm的TMGa源，生长GaN层，其中，所述GaN层厚度为10-15nm；
之后，周期性交替生长InGaN层和GaN层形成有源层MQW，周期数为10-15。
进一步地，其中，在所述有源层MQW上生长P型AlGaN层，进一步包括：
在温度为850-950℃、反应腔压力维持在200-400mbar的条件下，通入50-90L/min的氮气、40-60L/min的氨气及50-100sccm的TMGa源，持续5-10分钟生长P型AlGaN层，其中，所述P型AlGaN层厚度为50-100nm，Al掺杂浓度为1E+20-3E+20，Mg掺杂浓度为5E+18-1E+19。
进一步地，其中，所述在所述P型AlGaN层上生长掺镁的P型GaN层，进一步包括：
在温度为950-1000℃、维持反应腔压力在200-600mbar的条件下，通入50-90L/min的氮气、40-60L/min的氨气及50-100sccm的TMGa源，持续20-30分钟生长掺镁的P型GaN层，其中，所述掺镁的P型GaN层厚度为100-300nm，Mg掺杂浓度1E+19-1E+20。
进一步地，其中，所述降温并在炉内冷却，进一步包括：
降温至700-800℃，只通入100-150L/min的氮气，保温20-30min，之后在炉内冷却得到LED外延层。
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：
(1)本专利发明采用新的AlN、AlGaN材料，采用了新的材料以及生长工艺，通过本方案的外延方法，制得新型的LED芯片。因为AlN和蓝宝石基板Al2O3的失配度约2％，GaN和蓝宝石基板Al2O3晶格失配14％。相对于传统技术的原来的低温GaN、2DGaN材料、3DGaN材料，本发明利用AlN和蓝宝石基板Al2O3晶格失配小以及AlGaN材料和AlN、GaN晶格失配小的优点，通过减少晶格失配产生的位错，降低外延层位错密度，提高外延层晶体质量。
(2)又由于外延层位错密度小，本发明制得的LED器件在>2KV的静电高压下，提供漏电通道减少，被击穿的概率就相应地变小，由此提升了抗静电能力。该方法制得的LED器件的漏电减少、抗静电能力提升，相应地就提升了LED的产品质量。
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
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：
图1是现有技术的LED外延生长制得LED芯片的结构示意图；
图2是现有技术的LED外延生长流程图；
图3是本发明的LED外延生长流程图；
图4是本发明的LED外延生长制得LED芯片的结构示意图。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
传统LED结构参见图1，而传统LED结构外延生长流程图见图2所述，具体步骤如下：
步骤201、高温处理蓝宝石衬底11。
在900-1100℃，反应腔压力维持在100-200mbar的条件下，通入50-100L/min的氢气高温处理蓝宝石衬底5-10分钟。
步骤202、生长低温缓冲层GaN12。
降温至500-650℃下，反应腔压力维持在300-600mbar，通入50-90L/min的氢气、40-60L/min的氨气、50-100sccm的TMGa源在蓝宝石衬底上生长厚度为30-60nm的低温缓冲层GaN。
步骤203、生长3DGaN层13。
升高温度到850-1000℃，反应腔压力维持在300-600mbar，通入50-90L/min的氢气、40-60L/min的氨气、200-300sccm的TMGa源持续生长1-2μm的3DGaN层。
步骤204、生长2DGaN层14。
升高温度到1000-1100℃，反应腔压力维持在300-600mbar，通入50-90L/min的氢气、40-60L/min的氨气、300-400sccm的TMGa源持续生长2-3μm的2DGaN层。
步骤205、生长掺杂Si的N型GaN15。
然后保持温度到1000-1100℃，反应腔压力维持在150-300mbar，通入50-90L/min的氢气、40-60L/min的氨气、200-300sccm的TMGa源、20-50sccm的SiH4源，持续生长掺杂Si的N型GaN，Si掺杂浓度5E+18至1E+19，总厚度控制在2-4μm。
步骤206、生长有源层MQW16。
周期性生长有源层MQW：反应腔压力维持在300-400mbar，温度控制在700-750℃，通入50-90L/min的氮气、40-60L/min的氨气、10-50sccm的TMGa源、1000-2000sccm的TMIn源，生长掺杂In的InGaN层161，即3-4nm的InxGa(1-x)N(x＝0.15-0.25)层，In掺杂浓度1E+20-3E+20，然后升温800-850℃，通入50-90L/min的氮气、40-60L/min的氨气、10-50sccm的TMGa源，生长10-15nmGaN层162。接着InxGa(1-x)N和GaN按照此方法交替生长，周期数为10-15。
其中，有源层MQW16为LED芯片的发光层。
步骤207、生长P型AlGaN层17。
再升高温度到850-950℃，反应腔压力维持在200-400mbar，通入50-90L/min的氮气、40-60L/min的氨气、50-100sccm的TMGa源，持续生长50-100nm的P型AlGaN层，Al掺杂浓度1E+20-3E+20，Mg掺杂浓度5E+18-1E+19。
步骤208、生长掺镁的P型GaN层18。
升高温度到950-1000℃，反应腔压力维持在200-600mbar，通入50-90L/min的氮气、40-60L/min的氨气、50-100sccm的TMGa源，持续生长100-300nm的掺镁的P型GaN层，Mg掺杂浓度1E+19-1E+20。
步骤209、降温、冷却。
降温至700-800℃，单独通入100-150L/min的氮气，保温20-30min，接着炉内冷却。
以下结合附图对本申请作进一步详细说明，但不作为对本申请的限定。
实施例1：
结合图3和图4，其中，图3为本发明LED外延生长方法的流程图，图4是通过本发明方法制得LED芯片的结构示意图。本发明运用金属化学气相沉积法MOCVD来生长高亮度GaN基LED外延片。本发明采用高纯H2或高纯N2或高纯H2和高纯N2的混合气体作为载气，高纯NH3作为N源，金属有机源三甲基镓(TMGa)作为镓源，三甲基铟(TMIn)作为铟源，N型掺杂剂为硅烷(SiH4)，三甲基铝(TMAl)作为铝源，P型掺杂剂为二茂镁(CP2Mg)，衬底为(0001)面蓝宝石，反应压力在100mbar到800mbar之间。具体生长方式步骤如下：
步骤301、氢气气氛下处理衬底41。
本发明采用蓝宝石Al2O3作为衬底基底，在温度为在900-1100℃，反应腔压力维持在100-200mbar的条件下，通入50-100L/min的氢气处理蓝宝石衬底5-10分钟。
步骤302、在衬底上生长AlN层42。
在温度700-800℃、反应腔压力维持在100-300mbar的条件下，通入50-100L/min的氢气、50-100L/min的氨气及100-200sccm的TMAl源，在所述衬底上生长中温AlN层，所述中温AlN层厚度为20-60nm。
步骤303、在AlN层上生长AlGaN层43。
在温度为800-900℃、反应腔压力维持在100-300mbar的条件下，通入50-100L/min的氢气、50-100L/min的氨气、200-300sccm的TMGa源及50-200sccm的TMAl，持续30-60分钟生长AlGaN层。对于生长得到的AlGaN层为AlxGa(1-x)N层，其中，所述x取值为0-1，所述AlGaN层厚度为3-5μm。
步骤304、在AlGaN层上生长掺杂Si的N型GaN层44。
保持温度在1000-1100℃、反应腔压力维持在150-300mbar的条件下，通入50-90L/min的氢气、40-60L/min的氨气、200-300sccm的TMGa源及20-50sccm的SiH4源，持续40-50分钟生长掺杂Si的N型GaN，其中，Si掺杂浓度为5E+18至1E+19，得到所述掺杂Si的N型GaN厚度为2-4μm。
步骤305、在掺杂Si的N型GaN层上生长有源层MQW45。
所述有源层MQW包括周期生长出的InGaN层451和GaN层452，其中，生长有源层MQW的具体步骤如下：
维持反应腔压力为300-400mbar、温度为700-750℃，通入50-90L/min的氮气、40-60L/min的氨气、10-50sccm的TMGa源及1000-2000sccm的TMIn源，生长掺杂In的InGaN层，其中，
所述InGaN层为InxGa(1-x)N层，所述x＝0.15-0.25，In掺杂浓度1E+20-3E+20，所述InGaN层厚度为3-4nm；
升温至800-850℃，通入50-90L/min的氮气、40-60L/min的氨气及10-50sccm的TMGa源，生长GaN层，其中，所述GaN层厚度为10-15nm；
之后，周期性交替生长InGaN层和GaN层形成有源层MQW，周期数为10-15。
所述有源层MQW45为LED芯片的发光层。
步骤306、在有源层MQW上生长P型AlGaN层46。
在温度为850-950℃、反应腔压力维持在200-400mbar的条件下，通入50-90L/min的氮气、40-60L/min的氨气及50-100sccm的TMGa源，持续5-10分钟生长P型AlGaN层，其中，所述P型AlGaN层厚度为50-100nm，Al掺杂浓度为1E+20-3E+20，Mg掺杂浓度为5E+18-1E+19。
步骤307、在P型AlGaN层上生长掺镁的P型GaN层47。
在温度为950-1000℃、维持反应腔压力在200-600mbar的条件下，通入50-90L/min的氮气、40-60L/min的氨气及50-100sccm的TMGa源，持续20-30分钟生长掺镁的P型GaN层，其中，所述掺镁的P型GaN层厚度为100-300nm，Mg掺杂浓度1E+19-1E+20。
步骤308、降温并在炉内冷却。
最后，降温至700-800℃，只通入100-150L/min的氮气，保温20-30min，之后在炉内冷却得到LED外延层。
本发明采用新的AlN、AlGaN材料取代原来的低温GaN、2DGaN、3DGaN材料，采用新的材料以及生长工艺生长获得本发明的LED芯片，见图4。因为AlN和蓝宝石基板Al2O3的失配度约2％，GaN和蓝宝石基板Al2O3晶格失配14％，利用AlN和蓝宝石基板Al2O3晶格失配以及AlGaN材料和AlN、GaN晶格失配小的优点，通过减少晶格失配产生的位错，降低外延层位错密度，提高外延层晶体质量，位错密度小。在LED器件在>2KV的静电高压下，提供漏电通道减少，被击穿的概率变小，抗静电能力提升，同时LED器件的漏电减少、LED产品质量得到了提升。
实施例2：
本实施例中，使用传统的LED的生长方法制备4片样品1，根据本专利描述的方法制备4片样品2；样品2采用本发明提供的LED生长方法制作获得，样品1和样品2生长方法不同工艺处参见表1.1、1.2所示，除此外其它生长步骤完全一样，生长完后取出在相同的条件下测试外延片的XRD102面，测试结果数据参见表2。
表1.1、采用传统生长方法获得样品步骤202、步骤203和步骤204工艺参数表
表1.2、采用本发明生长方法获得样品步骤302及步骤303工艺参数表
备注：sccm是一个标准的国际单位：具体是指1个大气压，25摄氏度下每分钟1立方厘米(1ml/min)的流量。
将样品1和样品2在相同的前工艺条件下镀ITO层大约1500埃，相同的条件下镀Cr/Pt/Au电极大约2500埃，相同的条件下镀保护层SiO2大约500埃，然后在相同的条件下将样品研磨切割成762μm*762μm(30mi*30mil)的芯片颗粒，然后样品1和样品2在相同位置各自挑选100颗晶粒，在相同的封装工艺下，封装成白光LED。进行下列测试光电性能测试：在同一台LED点测机在驱动电流350mA条件下测试样品1和样品2的光电性能，测试结果见表3所示。分别测试样品1和样品2抗静电能力：在同一台LED点测机对样品分别采用2KV、4KV、6KV和8KV脉冲进行抗静电测试，测试结果数据参见表4。
表3、样品1和样品2的LED测试机光电测试数据
表4、样品1和样品2的LED测试机抗静电良率测试数据
通过上述的对比实施例，能够得出以下的结论：从表2显示出采用本发明的技术制作的样品XRD102面数值变小，其表征了采用发明的技术制作出的样品外延层的晶体质量较优，明显好于传统技术手段制得的LED芯片。表3显示出了通过本发明的技术手段制作的样品LED器件漏电性能较传统手段制得的LED芯片得到明显的改善，这是因为本发明的技术手段减少了外延层的位错，从而减少了漏电通道。表4显示出了本发明的技术方案制作得到的样品LED抗静电能力较好，随着电压的增加，抗静电能力虽有下降但幅度变小，表征了本发明制作的样品抗静电能力相对于传统手段获得的LED芯片有较大的提升。
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：
(1)本专利发明采用新的AlN、AlGaN材料，采用了新的材料以及生长工艺，通过本方案的外延方法，制得新型的LED芯片。因为AlN和蓝宝石基板Al2O3的失配度约2％，GaN和蓝宝石基板Al2O3晶格失配14％。相对于传统技术的原来的低温GaN、2DGaN、3DGaN材料，本发明利用AlN和蓝宝石基板Al2O3晶格失配小以及AlGaN材料和AlN、GaN晶格失配小的优点，通过减少晶格失配产生的位错，降低外延层位错密度，提高外延层晶体质量。
(2)又由于外延层位错密度小，本发明制得的LED器件在>2KV的静电高压下，提供漏电通道减少，被击穿的概率就相应地变小，由此提升了抗静电能力。该方法制得的LED器件的漏电减少、抗静电能力提升，相应地就提升了LED的产品质量。
上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种LED外延生长方法，所述LED芯片是通过对基板进行处理得到的，所述基板包括：衬底，位于所述衬底之上的缓冲层，位于所述缓冲层之上的N型GaN层，位于所述N型GaN层之上的发光层以及位于所述发光层之上的P型GaN层，其特征在于，所述方法：
在氢气气氛、温度为900-1100℃下处理衬底；
通入氢气、氨气及TMAl源，在所述衬底上生长AlN层；
通入氢气、氨气、TMGa源及TMAl，在所述AlN层上生长AlGaN层；
通入氢气、氨气、TMGa源及SiH4源，在所述AlGaN层上生长掺杂Si的N型GaN层；
在所述掺杂Si的N型GaN层上生长发光层，所述发光层为有源层MQW；
在所述有源层MQW上生长P型AlGaN层；
在所述P型AlGaN层上生长掺镁的P型GaN层；及
降温并在炉内冷却。
2.根据权利要求1所述的LED外延生长方法，其特征在于，所述衬底为蓝宝石Al2O3衬底，所述在温度为900-1100℃、氢气气氛下高温处理衬底5-10分钟，进一步包括：
在900-1100℃，反应腔压力维持在100-200mbar的条件下，通入50-100L/min的氢气处理蓝宝石衬底5-10分钟。
3.根据权利要求1所述的LED外延生长方法，其特征在于，所述通入氢气、氨气及TMAl源，在所述衬底上生长AlN层，进一步包括：
在温度700-800℃、反应腔压力维持在100-300mbar的条件下，通入50-100L/min的氢气、50-100L/min的氨气及100-200sccm的TMAl源，在所述衬底上生长中温AlN层，所述中温AlN层厚度为20-60nm。
4.根据权利要求1所述的LED外延生长方法，其特征在于，所述通入氢气、氨气、TMGa源及TMAl，在所述AlN层上生长AlGaN层，进一步包括：
在温度为800-900℃、反应腔压力维持在100-300mbar的条件下，通入50-100L/min的氢气、50-100L/min的氨气、200-300sccm的TMGa源及50-200sccm的TMAl，持续30-60分钟生长AlGaN层。
5.根据权利要求4所述的LED外延生长方法，其特征在于，所述AlGaN层为AlxGa(1-x)N层，其中，所述x取值为0-1，所述AlGaN层厚度为3-5μm。
6.根据权利要求1所述的LED外延生长方法，其特征在于，所述通入氢气、氨气、TMGa源及SiH4源，在所述AlGaN层上生长掺杂Si的N型GaN层，进一步包括：
保持温度在1000-1100℃、反应腔压力维持在150-300mbar的条件下，通入50-90L/min的氢气、40-60L/min的氨气、200-300sccm的TMGa源及20-50sccm的SiH4源，持续40-50分钟生长掺杂Si的N型GaN，其中，Si掺杂浓度为5E+18至1E+19，所述掺杂Si的N型GaN厚度为2-4μm。
7.根据权利要求1所述的LED外延生长方法，其特征在于，所述有源层MQW包括周期生长出的InGaN层和GaN层，其中，
所述在所述掺杂Si的N型GaN层上生长有源层MQW，进一步包括：
维持反应腔压力为300-400mbar、温度为700-750℃，通入50-90L/min的氮气、40-60L/min的氨气、10-50sccm的TMGa源及1000-2000sccm的TMIn源，生长掺杂In的InGaN层，其中，
所述InGaN层为InxGa(1-x)N层，所述x＝0.15-0.25，In掺杂浓度1E+20-3E+20，所述InGaN层厚度为3-4nm；
升温至800-850℃，通入50-90L/min的氮气、40-60L/min的氨气及10-50sccm的TMGa源，生长GaN层，其中，所述GaN层厚度为10-15nm；
之后，周期性交替生长InGaN层和GaN层形成有源层MQW，周期数为10-15。
8.根据权利要求1所述的LED外延生长方法，其特征在于，在所述有源层MQW上生长P型AlGaN层，进一步包括：
在温度为850-950℃、反应腔压力维持在200-400mbar的条件下，通入50-90L/min的氮气、40-60L/min的氨气及50-100sccm的TMGa源，持续5-10分钟生长P型AlGaN层，其中，所述P型AlGaN层厚度为50-100nm，Al掺杂浓度为1E+20-3E+20，Mg掺杂浓度为5E+18-1E+19。
9.根据权利要求1所述的LED外延生长方法，其特征在于，所述在所述P型AlGaN层上生长掺镁的P型GaN层，进一步包括：
在温度为950-1000℃、维持反应腔压力在200-600mbar的条件下，通入50-90L/min的氮气、40-60L/min的氨气及50-100sccm的TMGa源，持续20-30分钟生长掺镁的P型GaN层，其中，所述掺镁的P型GaN层厚度为100-300nm，Mg掺杂浓度1E+19-1E+20。
10.根据权利要求1所述的LED外延生长方法，其特征在于，所述降温并在炉内冷却，进一步包括：
降温至700-800℃，只通入100-150L/min的氮气，保温20-30min，之后在炉内冷却得到LED外延层。
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