CN109768124B - 一种发光二极管外延片的生长方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发光二极管外延片的生长方法，属于半导体技术领域。所述生长方法包括：在衬底上形成缓冲层；在所述缓冲层上生长第一本征氮化镓层；采用离子轰击所述第一本征氮化镓层；在所述第一本征氮化镓层上生长第二本征氮化镓层；采用离子轰击所述第二本征氮化镓层，所述第二本征氮化镓层的轰击深度大于所述第一本征氮化镓层的轰击深度；在所述第二本征氮化镓层上生长第三本征氮化镓层，所述第三本征氮化镓层的生长速率小于所述第二本征氮化镓层的生长速率；在所述第三本征氮化镓层上依次生长N型半导体层、有源层和P型半导体层。本发明可以有效减少外延片内线缺陷的密度。

Description

一种发光二极管外延片的生长方法

技术领域

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。

背景技术

发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)作为高效和绿色环保的新一代固态照明光源，自20世纪90年代氮化镓(GaN)基LED由日本科学家开发成功以来，其工艺技术不断进步，发光亮度不断提高，应用领域越来越广。LED具有低电压、低功耗、体积小、重量轻、寿命长、高可靠性等优点，正在迅速而广泛地应用在显示屏等领域。特别是GaN基LED，由于GaN基材料是一种宽禁带(禁带宽度约3.4eV)的半导体材料，可以满足光子能量较高的蓝光产生条件，同时蓝光叠加荧光粉即可获得白光，因此GaN基LED获得了大量的应用。

外延片是LED制备过程中的初级成品。现有的GaN基LED外延片包括衬底、缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层，缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层依次层叠在衬底上。衬底用于为外延材料提供生长表面，缓冲层用于为外延生长提供成核中心，N型半导体层用于提供进行复合发光的电子，P型半导体层用于提供进行复合发光的空穴，有源层用于进行电子和空穴的辐射复合发光。

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：

衬底的材料通常采用蓝宝石，蓝宝石衬底内部存在颗粒和缺陷，同时蓝宝石衬底和GaN基材料之间存在较大的晶格失配(晶格常数失配达到16％)，晶格失配会产生的应力和缺陷，这些因素都会导致GaN基材料形成的外延层内会产生较多的线缺陷。线缺陷沿着外延生长的方向从N型半导体层延伸到P型半导体层，极大地影响到有源层中电子和空穴的复合效率，还会产生漏电问题，对晶体生长、杂质扩散、晶体相变、塑性变形和机械硬度等都会产生不良影响。当线缺陷密度高的外延片工作时，冷和热的交替会反复冲击已存在机械韧度性能隐患的晶体，诱导原有的大密度缺陷进一步产生新的衍生缺陷，缺陷快速蔓延，加速材料老化，最终影响LED的使用寿命。

发明内容

本发明实施例提供了一种发光二极管外延片的生长方法，能够解决现有技术线缺陷密度高，降低载流子复合效率、导致LED漏电和影响LED使用寿命的问题。所述技术方案如下：

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：

在衬底上形成缓冲层；

在所述缓冲层上生长第一本征氮化镓层；

采用离子轰击所述第一本征氮化镓层；

在所述第一本征氮化镓层上生长第二本征氮化镓层；

采用离子轰击所述第二本征氮化镓层，所述第二本征氮化镓层的轰击深度大于所述第一本征氮化镓层的轰击深度；

在所述第二本征氮化镓层上生长第三本征氮化镓层，所述第三本征氮化镓层的生长速率小于所述第二本征氮化镓层的生长速率；

在所述第三本征氮化镓层上依次生长N型半导体层、有源层和P型半导体层。

可选地，所述第一本征氮化镓层的轰击深度为250埃～350埃，所述第二本征氮化镓层的轰击深度为450埃～550埃。

可选地，轰击所述第一本征氮化镓层的离子的入射角度大于轰击所述第二本征氮化镓层的离子的入射角度。

优选地，轰击所述第一本征氮化镓层时和轰击所述第二本征氮化镓层时所述衬底自转。

可选地，轰击所述第一本征氮化镓层的离子的入射能量小于轰击所述第二本征氮化镓层的离子的入射能量。

可选地，轰击所述第一本征氮化镓层的离子的数量少于轰击所述第二本征氮化镓层的离子的数量。

优选地，轰击所述第一本征氮化镓层的离子的形成电流小于轰击所述第二本征氮化镓层的离子的形成电流。

可选地，轰击所述第一本征氮化镓层的离子和轰击所述第二本征氮化镓层的离子均为Ar⁺离子。

可选地，生长所述第二本征氮化镓层时和生长所述第三本征氮化镓层时所述衬底均放置在石墨基座上，生长所述第二本征氮化镓层时所述石墨基座的转速小于生长所述第三本征氮化镓层时所述石墨基座的转速。

优选地，所述第二本征氮化镓层生长时所述石墨基座的转速逐渐增大。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过在生长第一本征氮化镓层之后，先采用离子对第一本征氮化镓层进行较弱的轰击，断裂第一本征氮化镓层表面的化学键，破坏延伸到第一本征氮化镓层表面的线缺陷，并且离子轰击的强度较弱，不会对晶体造成严重的内部损伤。再在第一本征氮化镓层上以较快的速率生长第二本征氮化镓层，对化学键断裂处的晶体进行修复性生长，初步减少外延片内线缺陷的密度。然后采用离子对第二本征氮化镓层进行较强的轰击，断裂第二本征氮化镓层内的化学键，进一步破坏外延片内延伸的线缺陷。最后在第二本征氮化镓层上以较慢的速率生长第三本征氮化镓层，生长速率较慢，对化学键断裂处的晶体进行深入修复，填充线缺陷的凹陷部分，有效减少外延片内线缺陷的密度。经过上述处理，外延片的生长质量提高，使得有源层处的晶体质量和平整度较好，载流子的复合效率提高，同时LED的漏电概率大大降低。而且提高了外延片的机械韧度和致密度，延长了LED的使用寿命。

附图说明

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。

图1是本发明实施例提供的一种发光二极管外延片的生长方法的流程图。

具体实施方式

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。

本发明实施例提供了一种发光二极管外延片的生长方法。图1为本发明实施例提供的一种发光二极管外延片的生长方法的流程图。参见图1，该生长方法包括：

步骤101：在衬底上形成缓冲层。

具体地，衬底的主要作用是提供外延材料生长的基板。衬底可以为蓝宝石(主要成分为Al₂O₃)衬底，优选图形化蓝宝石衬底(英文：Patterned Sapphire Substrate，简称：PSS)。进一步地，PSS中的图形可以为半球形，半球形的直径为2μm，半球形的高度为1.5μm，此时PSS的应力释放和出光提高的整体效果较好。

缓冲层的主要作用为外延生长提供成核中心，另外还能缓解衬底材料和外延材料之间的晶格失配。进一步地，缓冲层可以包括依次层叠的氮化铝(AlN)缓冲层和氮化镓(GaN)缓冲层。氮化铝缓冲层的厚度可以为1800埃～2200埃，如2000埃；氮化镓缓冲层的厚度可以为30nm～50nm，如40nm，实现效果好。

具体地，该步骤101可以包括：

将衬底放入磁控溅射反应室内，控制磁控溅射反应室内的温度为450℃～550℃(如500℃)，压力为5mTorr～30mTorr(如15mTorr)，在衬底上沉积氮化铝缓冲层；

采用氢气对缓冲层进行3分钟～7分钟(如5分钟)的处理；

将衬底放入金属有机化合物化学气相沉淀(英文：Metal organic ChemicalVapor Deposition，简称：MOCVD)反应室内，控制MOCVD反应室内的温度为500℃～600℃(如550℃)，压力为400torr～600torr(如500torr)，在氮化铝缓冲层上生长氮化镓缓冲层。

先利用溅射工艺形成氮化铝缓冲层，形成温度较低，有利于缓解晶格失配产生的应力和缺陷。氮化铝缓冲层形成之后，通过氢气处理去除氮化铝缓冲层表面的污染物，有利于后续的外延生长。最后利用MOCVD技术生长氮化镓缓冲层，有利于外延片内部进行晶格匹配。

步骤102：在缓冲层上生长第一本征氮化镓层。

具体地，第一本征氮化镓层的主要作用是改善衬底材料和外延材料之间晶格失配产生的应力和缺陷，为后续的外延生长提高质量较高的底层。第一本征氮化镓层的厚度可以为0.8μm～1.2μm，如1μm。通过控制第一本征氮化镓层的厚度，有利于形成外延片整体的晶格结构。

可选地，第一本征氮化镓层的生长温度可以为900℃～1100℃，如1000℃。高温生长第一本征氮化镓层，晶体质量较好。

步骤103：采用离子轰击第一本征氮化镓层。

经过缓冲层和第一本征氮化镓层的过渡，晶体结构已经稳定，晶体质量处于比较高的状态，但是线缺陷会延伸到第一本征氮化镓层的表面。此时通过离子轰击第一本征氮化镓层，重点打断部分线缺陷附近的化学键，破坏第一本征氮化镓层内线缺陷的延伸，进而针对第一本征氮化镓层内的线缺陷进行改善，实现效果好。

可选地，第一本征氮化镓层的轰击深度可以为第一本征氮化镓层的厚度的2％～4％。通过控制第一本征氮化镓层的轰击深度与厚度之间的比例关系，可以避免破坏外延片整体的晶格结构。

步骤104：在第一本征氮化镓层上生长第二本征氮化镓层。

在离子轰击第一本征氮化镓层，造成第一本征氮化镓层表面附近的晶体中部分化学键断裂之后，在第一本征氮化镓层的表面生长第二本征氮化镓层，可以借助生长时化学键的重新连接，重组原来线缺陷处的化学键布局，对化学键断裂处的晶体进行修复性生长，减少外延片内线缺陷的密度，提高外延片的生长质量，减少LED的漏电通道，延长LED的使用寿命。

具体地，第二本征氮化镓层的厚度可以为1800埃～2200埃，如2000埃。通过控制第二本征氮化镓层的厚度，配合对第一本征氮化镓层的离子轰击，消除外延片内继续延伸的线缺陷。

步骤105：采用离子轰击第二本征氮化镓层，第二本征氮化镓层的轰击深度大于第一本征氮化镓层的轰击深度。

在通过离子轰击第一本征氮化镓层并在第一本征氮化镓层上生长第二本征氮化镓层，对外延片内的线缺陷进行初步修复之后，以更大强度离子轰击第二本征氮化镓层，深入断裂第二本征氮化镓层内的化学键，阻断第二本征氮化镓层内的线缺陷延伸，进而有效改善外延片内的线缺陷。

具体地，第一本征氮化镓层的轰击深度可以为250埃～350埃，如300埃；第二本征氮化镓层的轰击深度可以为450埃～550埃，如500埃。第一本征氮化镓层的轰击深度较浅，可以避免对晶体造成严重的内部损伤；第二本征氮化镓层的轰击深度较深，可以有效改善外延片内的线缺陷。

可选地，第二本征氮化镓层的轰击深度可以为第二本征氮化镓层的厚度的1/5～1/3。通过控制第二本征氮化镓层的轰击深度和厚度之间的比例关系，一方面可以维持氮化镓的晶体结构不变，另一方面可以有效改善外延片内的线缺陷。

可选地，轰击第一本征氮化镓层的离子和轰击第二本征氮化镓层的离子可以均为Ar⁺离子。Ar⁺离子的稳定性高，不会影响外延材料的掺杂情况，也不会由于形成污染而导致外延材料的晶格性能变差。而且Ar⁺离子的使用比较安全，不会对环境和人员的健康造成损害。

在具体实现时，可以使用Ar气为气源，对其进行离子化。具体地，可以使用射频的方式进行离子化，之后将得到的Ar⁺离子引到加速通道。

在本实施例的一种实现方式中，轰击第一本征氮化镓层的离子的入射角度可以大于轰击第二本征氮化镓层的离子的入射角度。通过控制离子的入射角度限定本征氮化镓层的轰击深度。具体地，轰击第一本征氮化镓层的离子的入射角度较大，对第一本征氮化镓层的作用力较小，第一本征氮化镓层的轰击深度较小；轰击第二本征氮化镓层的离子的入射角度较小，对第二本征氮化镓层的作用力较大，第二本征氮化镓层的轰击深度较大。

可选地，轰击第一本征氮化镓层的离子的入射角度可以为25°～35°，如30°；轰击第二本征氮化镓层的离子的入射角度可以为10°～20°，如15°。两次轰击离子都没有垂直射入氮化镓层，一方面可以避免离子沿着线缺陷的路径长驱直入，进一步恶化线缺陷的影响范围。另一方面氮化镓晶体是镓原子和氮原子交替形成的共价键结构，这种规则重复的晶格单元中，空隙所占区域的比例较大，离子垂直入射会有很大概率位于空隙中，导致轰击深度很深，破坏晶体质量；离子偏离一定角度入射，可以避免和空隙路径重合。

优选地，轰击第一本征氮化镓层时和轰击第二本征氮化镓层时衬底可以自转，以保证整个表面处理的均匀性。

具体地，衬底自转的速率可以为45RPM～55RPM，如50RPM(英文：round perminute，中文：转/分钟)，实现效果好。

在本实施例的另一种实现方式中，轰击第一本征氮化镓层的离子的入射能量可以小于轰击第二本征氮化镓层的离子的入射能量。通过控制离子的入射能量限定本征氮化镓层的轰击深度。具体地，轰击第一本征氮化镓层的离子的入射能量较小，对第一本征氮化镓层的作用力较小，第一本征氮化镓层的轰击深度较小；轰击第二本征氮化镓层的离子的入射能量较大，对第二本征氮化镓层的作用力较大，第二本征氮化镓层的轰击深度较大。

可选地，轰击第一本征氮化镓层的离子的入射能量可以为8KeV～12KeV，如10KeV；轰击第二本征氮化镓层的离子的入射能量可以为18KeV～22KeV，如20KeV。通过控制轰击离子的入射能量，既能断裂氮化镓内的化学键，又能避免破坏氮化镓的晶体结构。

在本实施例的又一种实现方式中，轰击第一本征氮化镓层的离子的数量可以少于轰击第二本征氮化镓层的离子的数量。第一本征氮化镓层的轰击深度较浅，轰击离子的数量较多，不会对晶体造成严重的损伤；第二本征氮化镓层的轰击深度较深，轰击离子的数量较少，可以避免对晶体造成严重的损伤。

可选地，轰击第一本征氮化镓层的离子的形成电流可以小于轰击第二本征氮化镓层的离子的形成电流。通过控制离子的形成电流大小，限定离子的数量。具体地，轰击第一本征氮化镓层的离子的形成电流较大，产生的离子较多；轰击第一本征氮化镓层的离子的形成电流较小，产生的离子较少。

优选地，轰击第一本征氮化镓层的离子的形成电流可以为18mA～22mA，如20mA；轰击第二本征氮化镓层的离子的形成电流可以为13mA～17mA，如15mA。通过控制离子的形成电流大小，既能断裂氮化镓内的化学键，又能避免破坏氮化镓的晶体结构。

在实际应用中，可以将上述三种实现方式结合，以达到最佳效果。例如，轰击第一本征氮化镓层的离子的入射角度为30°，轰击第一本征氮化镓层的离子的入射能量为10KeV，轰击第一本征氮化镓层的离子的形成电流为20mA；同时轰击第二本征氮化镓层的离子的入射角度为15°，轰击第二本征氮化镓层的离子的入射能量为20KeV，轰击第二本征氮化镓层的离子的形成电流为15mA。

步骤106：在第二本征氮化镓层上生长第三本征氮化镓层，第三本征氮化镓层的生长速率小于第二本征氮化镓层的生长速率。

在离子轰击第二本征氮化镓层，造成第二本征氮化镓层中部分化学键断裂之后，在第二本征氮化镓层的表面生长第三本征氮化镓层，可以对化学键断裂处的晶体进行修复性生长。而且第三本征氮化镓层的生长速率较慢，有利于填充线缺陷的凹陷部分，有效减少外延片内线缺陷的密度，提高外延片的生长质量。

可选地，生长第二本征氮化镓层时和生长第三本征氮化镓层时衬底均放置在石墨基座上，生长第二本征氮化镓层时石墨基座的转速可以小于生长第三本征氮化镓层时石墨基座的转速。通过控制石墨基座的转速，限定本征氮化镓层的生长速率。具体地，生长第二本征氮化镓层时石墨基座的转速较小，反应气体的方向性较弱，有利于向各个方向生长，容易附着，生长速率较快；生长第三本征氮化镓层时石墨基座的转速较大，反应气体的方向性较强，不利于向各个方向生长，附着较难，生长速率较慢。

优选地，生长第二本征氮化镓层时石墨基座的转速可以为600RPM～1000RPM，如800RPM；生长第三本征氮化镓层时石墨基座的转速可以为1100RPM～1300RPM，如1200RPM。上述组合方式的实现效果较好。

进一步地，第二本征氮化镓层生长时石墨基座的转速可以逐渐增大。开始转速较慢，有利于对断裂化学键处的晶体进行修复性生长。

例如，将第二本征氮化镓层按照石墨基座的转速分成依次生长的三个子层，第一个子层生长时石墨基座的转速为600RPM，第二个子层生长时石墨基座的转速为800RPM，第三个子层生长时石墨基座的转速为1000RPM。

具体地，第三本征氮化镓层的厚度可以为1300埃～1700埃，如1500埃。通过控制第三本征氮化镓层的厚度，配合对第二本征氮化镓层的离子轰击，消除外延片内继续延伸的线缺陷。

还是将第二本征氮化镓层按照石墨基座的转速分成依次生长的三个子层，第一个子层的厚度为300埃，第二个子层的厚度为700埃，第三个子层的厚度为1000埃。

可选地，第二本征氮化镓层的生长温度和第三本征氮化镓层的生长温度可以均在1300℃以上。氮化镓在800℃以上即可进行初步的生长，将生长温度限定在1300℃以上，可以加快生长速度，缩短修复时间，提高生产效率。

优选地，第二本征氮化镓层的生长时间和第三本征氮化镓层的生长时间可以均在20min以上，以保证修复的程度。

步骤107：在第三本征氮化镓层上依次生长N型半导体层、有源层和P型半导体层。

具体地，N型半导体层的主要作用是提供复合发光的电子。进一步地，N型半导体层的材料可以采用N型掺杂的氮化镓；N型半导体层的厚度可以为3μm；N型半导体层中N型掺杂剂的掺杂浓度可以为10²⁰/cm³。N型掺杂剂可以采用硅烷，利用其中的硅元素进行掺杂，硅元素替换氮化镓共价键中的镓元素之后，由于存在多余的电子而形成过剩电子，得到载流子为电子的半导体。

在具体实现时，N型半导体层的生长温度可以为1100℃～1200℃，如1150℃。

可选地，有源层可以包括依次生长的多个复合结构，每个复合结构包括依次生长的量子阱和量子垒；每个量子阱的材料采用未掺杂的氮化铟镓，每个量子垒的材料采用未掺杂的氮化铝镓，多个量子垒中铝组分的含量可以沿有源层的生长方向逐层减少。靠近N型半导体层的量子垒中铝组分的含量较高，可以适当减少从N型半导体层注入的电子速度，同时靠近P型半导体层的量子垒中铝组分的含量较低，有利于空穴注入，使电子和空穴的波函数在更多量子阱中重叠，即电子和空穴在同一位置出现的概率较高，提高载流子的辐射复合比例，提高LED的内量子效率。

优选地，相邻两个量子垒中铝组分的含量的减少幅度可以在5％以下，避免造成晶格失配而降低有源层的晶体质量，影响载流子的复合效率。

进一步地，量子垒的厚度可以大于量子阱的厚度，避免相邻量子阱之间载流子的分布波函数重叠而受到电子能级耦合的影响，确保LED的内量子效率。

具体地，量子阱的厚度可以为2nm～5nm，量子垒的厚度可以为8nm～15nm。例如，量子阱的厚度为3.5nm，量子垒的厚度为11.5nm，匹配效果好。

进一步地，复合结构的数量可以为6个以上，如8个，实现效果好。

在具体实现时，量子阱的生长温度可以为700℃～800℃，量子垒的生长温度可以为800℃～900℃。

具体地，P型半导体层的主要作用是提供复合发光的空穴。进一步地，P型半导体层的材料可以采用P型掺杂(如镁)的氮化镓；P型半导体层的厚度可以为200nm。

在具体实现时，P型半导体层的生长温度可以为900℃～1000℃，如950℃。

进一步地，在P型半导体层生长之后，该生长方法还可以包括：

对P型半导体层进行退火处理，以激活P型半导体层中的镁。

可选地，该生长方法还可以包括：

在N型半导体层上生长超晶格结构；超晶格结构包括交替生长的多个第一子层和多个第二子层，第一子层的材料采用未掺杂的氮化铟镓，最后生长的第二子层的材料采用未掺杂的氮化镓，除最后生长的第二子层之外的第二子层的材料采用N型掺杂的氮化镓，每个第二子层中N型掺杂剂的掺杂浓度小于N型半导体层中N型掺杂剂的掺杂浓度。

相应地，有源层生长在超晶格结构上。

利用超晶格结构释放衬底材料和外延材料晶格失配产生的应力，同时匹配外延片内的晶格差异，提高外延片的晶体质量。

具体地，第一子层的厚度可以为1nm，第二子层的厚度可以为1.5nm，第二子层中N型掺杂剂的掺杂浓度可以为10¹⁹/cm³。

在具体实现时，第一子层的生长温度可以为800℃～900℃，第二子层的生长温度可以为900℃～1000℃。

优选地，第二子层的数量与第一子层的数量相同，第一子层的数量可以为3个，一方面避免第一子层和第二子层的数量太多而导致串联电阻变大，另一方面避免第一子层和第二子层的数量太少而起不到应力释放的效果。

可选地，该生长方法还可以包括：

在有源层上生长电子阻挡层；电子阻挡层的材料采用P型掺杂的氮化铝镓。

通过设置电子阻挡层，避免电子跃迁到P型半导体层中与空穴进行非辐射复合，降低载流子的辐射复合效率。

具体地，电子阻挡层的厚度可以为30nm～50nm。

优选地，电子阻挡层中铝组分的含量可以在10％以下，如7％，实现效果好。

在具体实现时，电子阻挡层的生长温度可以为950℃。

可选地，该生长方法还可以包括：

在P型半导体层上生长接触层；接触层的材料采用P型掺杂的氮化铟镓。

通过设置接触层，以便外延片与芯片工艺中的透明导电薄膜之间形成欧姆接触。

优选地，接触层中铟组分的含量可以为3％，接触层的厚度可以为5nm，避免吸收光线而影响LED的出光效率。

在具体实现时，接触层的生长温度可以为1000℃。

需要说明的是，在本实施例中，除氮化铝缓冲层之外，其它各层(包括氮化镓缓冲层、本征氮化镓层、N型半导体层、有源层、电子阻挡层、P型半导体层和接触层)均可以采用Veeco K465i or C4金属有机化合物化学气相沉淀(英文：Metal Organic Chemical VaporDeposition，简称：MOCVD)设备实现生长。生长过程中，采用高纯氢气(H₂)或高纯氮气(N₂)或高纯H₂和高纯N₂的混合气体作为载气，高纯NH₃作为氮源，三甲基镓(TMGa)及三乙基镓(TEGa)作为镓源，三甲基铟(TMIn)作为铟源，三甲基铝(TMAl)作为铝源，硅烷(SiH₄)作为N型掺杂剂，二茂镁(CP₂Mg)作为P型掺杂剂。反应室压力控制在100torr～600torr。

本发明实施例通过在生长第一本征氮化镓层之后，先采用离子对第一本征氮化镓层进行较弱的轰击，断裂第一本征氮化镓层表面的化学键，破坏延伸到第一本征氮化镓层表面的线缺陷，并且离子轰击的强度较弱，不会对晶体造成严重的内部损伤。再在第一本征氮化镓层上以较快的速率生长第二本征氮化镓层，对化学键断裂处的晶体进行修复性生长，初步减少外延片内线缺陷的密度。然后采用离子对第二本征氮化镓层进行较强的轰击，断裂第二本征氮化镓层内的化学键，进一步破坏外延片内延伸的线缺陷。最后在第二本征氮化镓层上以较慢的速率生长第三本征氮化镓层，生长速率较慢，对化学键断裂处的晶体进行深入修复，填充线缺陷的凹陷部分，有效减少外延片内线缺陷的密度。经过上述处理，外延片的生长质量提高，使得有源层处的晶体质量和平整度较好，载流子的复合效率提高，同时LED的漏电概率大大降低。而且提高了外延片的机械韧度和致密度，延长了LED的使用寿命。

将本发明实施例生长的外延片和传统方法生长的外延片同时制作成芯片并进行测试，漏电良率从传统的89.2％提高到92.5％，漏电问题得到改善。对老化后的亮度衰减比例进行跟踪，在1000小时1.5倍电流驱动老化条件下，本发明实施例样品的亮度衰减率(1.7％)相比传统样品的亮度衰减率(3.6％)减少了1.9％，其他参数基本一致。外观经过200倍视场显微镜下观察，本发明实施例样品的表面六角形等缺陷数量明显少于传统条件外延片。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种发光二极管外延片的生长方法，其特征在于，所述生长方法包括：

在衬底上形成缓冲层；

在所述缓冲层上生长第一本征氮化镓层；

采用离子轰击所述第一本征氮化镓层，离子轰击的强度不会对晶体造成内部损伤；

在所述第一本征氮化镓层上生长第二本征氮化镓层；

采用离子轰击所述第二本征氮化镓层，所述第二本征氮化镓层的轰击深度大于所述第一本征氮化镓层的轰击深度；

在所述第二本征氮化镓层上生长第三本征氮化镓层，所述第三本征氮化镓层的生长速率小于所述第二本征氮化镓层的生长速率；

在所述第三本征氮化镓层上依次生长N型半导体层、有源层和P型半导体层。

2.根据权利要求1所述的生长方法，其特征在于，所述第一本征氮化镓层的轰击深度为250埃～350埃，所述第二本征氮化镓层的轰击深度为450埃～550埃。

3.根据权利要求1或2所述的生长方法，其特征在于，轰击所述第一本征氮化镓层的离子的入射角度大于轰击所述第二本征氮化镓层的离子的入射角度。

4.根据权利要求3所述的生长方法，其特征在于，轰击所述第一本征氮化镓层时和轰击所述第二本征氮化镓层时所述衬底自转。

5.根据权利要求1或2所述的生长方法，其特征在于，轰击所述第一本征氮化镓层的离子的入射能量小于轰击所述第二本征氮化镓层的离子的入射能量。

6.根据权利要求1或2所述的生长方法，其特征在于，轰击所述第一本征氮化镓层的离子的数量少于轰击所述第二本征氮化镓层的离子的数量。

7.根据权利要求6所述的生长方法，其特征在于，轰击所述第一本征氮化镓层的离子的形成电流小于轰击所述第二本征氮化镓层的离子的形成电流。

8.根据权利要求1或2所述的生长方法，其特征在于，轰击所述第一本征氮化镓层的离子和轰击所述第二本征氮化镓层的离子均为Ar⁺离子。

9.根据权利要求1或2所述的生长方法，其特征在于，生长所述第二本征氮化镓层时和生长所述第三本征氮化镓层时所述衬底均放置在石墨基座上，生长所述第二本征氮化镓层时所述石墨基座的转速小于生长所述第三本征氮化镓层时所述石墨基座的转速。

10.根据权利要求9所述的生长方法，其特征在于，所述第二本征氮化镓层生长时所述石墨基座的转速逐渐增大。

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