CN110957403A - 一种led外延结构生长方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种LED外延结构生长方法，依次包括：处理衬底、生长低温缓冲层GaN、生长不掺杂GaN层、生长掺杂Si的N型GaN层、生长多量子阱层、生长AlGaN电子阻挡层、生长掺杂Mg的P型GaN层，降温冷却，其中生长多量子阱层依次包括生长N2渐变氛围InxGa(1‑x)N‑1层、生长H2渐变氛围InxGa(1‑x)N‑2层、生长H2和N2混合氛围InxGa(1‑x)N‑3层、生长GaN‑1层和生长GaN‑2层的步骤。本发明方法解决现有LED外延生长方法中存在的量子阱生长质量不高及量子阱辐射复合效率低下的问题，从而提高LED的发光效率，并降低正向驱动电压。
Description
技术领域
本发明属于LED技术领域，具体涉及一种LED外延结构生长方法。
背景技术
发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)是一种将电能转化为光能的半导体电子器件。当电流流过时，电子与空穴在其量子阱内复合而发出单色光。LED作为一种高效、环保、绿色新型固态照明光源，具有低电压、低功耗、体积小、重量轻、寿命长、高可靠性、色彩丰富等优点。目前国内生产LED的规模正在逐步扩大，但是LED仍然存在发光效率低下的问题，影响LED的节能效果。
目前传统的LED外延InGaN/GaN多量子阱层生长方法中，InGaN/GaN多量子阱层品质不高，量子阱发光区辐射效率低下，严重阻碍了LED发光效率的提高，影响LED的节能效果。
因此，提供一种新的LED外延结构生长方法，解决现有LED多量子阱层中存在的量子阱生长质量不高及量子阱辐射复合效率低下的问题，从而提高LED的发光效率，是本技术领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明通过采用新的多量子阱层生长方法来解决现有LED外延生长方法中存在的量子阱生长质量不高及量子阱辐射复合效率低下的问题，从而提高LED的发光效率，并降低正向驱动电压。
本发明的LED外延结构生长方法，依次包括：处理衬底、生长低温缓冲层GaN、生长不掺杂GaN层、生长掺杂Si的N型GaN层、生长多量子阱层、生长AlGaN电子阻挡层、生长掺杂Mg的P型GaN层，降温冷却；所述生长多量子阱层依次包括：生长N2渐变氛围InxGa(1-x)N-1层、生长H2渐变氛围InxGa(1-x)N-2层、生长H2和N2混合氛围InxGa(1-x)N-3层、生长GaN-1层和生长GaN-2层，具体为：
A、将反应腔压力控制在400mbar-450mbar，反应腔温度控制在750-780℃，通入NH3、TEGa、TMIn以及N2，生长过程中控制N2的流量从120L/min线性渐变增加到200L/min，在N2渐变氛围中生长厚度为D1的InxGa(1-x)N-1层；
B、保持压力、温度、NH3流量、、TEGa流量、TMIn的流量不变，停止通入N2，并通入H2，生长过程中控制H2的流量从500L/min线性渐变减少到300L/min，在H2渐变氛围中生长厚度为D2的InxGa(1-x)N-2层；
C、保持压力、温度、NH3流量、TEGa流量、TMIn的流量不变，同时通入N2和H2，生长过程中控制H2的流量稳定在300L/min、N2的流量稳定在200L/min，在H2和N2混合氛围中生长厚度为D3的InxGa(1-x)N-3层，其中D1＝D2＝D3，D1、D2、D3的范围为4nm-5nm，x的范围为0.05-0.15；
D、将反应室温度控制在850-900℃，然后保持压力500-550torr，通入60-80L/min的N2和100-120L/min的H2作为载气，通入400-600sccm的TEGa，通入30-40L/min的NH3，在该条件下生长8-15nm的GaN-1层；
E、保持温度、压力不变，保持通入H2和N2作为载气量不变，将NH3从30-40L/min提高到90-100L/minNH3，通入时间为40s-50s,让NH3充分裂解，使N原子附着在上述生长的GaN-1层上，同时裂解的H、C、O原子随载气输送至尾管排出反应室；
F、保持压力不变，反应室温度降低至600-700℃，通入120-150L/min的N2和180-200L/min的H2作为载气，停止通入NH3，通入1500-2000sccm的TEGa以及400-600sccm的Cp2Mg，通入时间为20s-30s,让TEGa充分裂解，使裂解的Ga原子和上述附着在GaN-1层上的N原子结合生成厚度为5-8nm的GaN-2层，Mg的掺杂浓度为1E16atoms/cm3-1E17atoms/cm3；
周期性生长所述N2渐变氛围InxGa(1-x)N-1层、H2渐变氛围InxGa(1-x)N-2层、H2和N2混合氛围InxGa(1-x)N-3层、GaN-1层和GaN-2层，生长周期数为2-5。
优选地，所述处理衬底的具体过程为：
在1000℃-1100℃的温度下，通入100L/min-130L/min的H2，保持反应腔压力100mbar-300mbar，处理蓝宝石衬底5min-10min。
优选地，所述生长低温缓冲层GaN的具体过程为：
降温至500℃-600℃，保持反应腔压力300mbar-600mbar，通入流量为10000sccm-20000sccm的NH3、50sccm-100sccm的TMGa及100L/min-130L/min的H2，在蓝宝石衬底上生长厚度为20nm-40nm的低温缓冲层GaN；
升高温度到1000℃-1100℃，保持反应腔压力300mbar-600mbar，通入流量为30000sccm-40000sccm的NH3、100L/min-130L/min的H2，保温300s-500s，将低温缓冲层GaN腐蚀成不规则岛形。
优选地，所述生长不掺杂GaN层的具体过程为：
升高温度到1000℃-1200℃，保持反应腔压力300mbar-600mbar，通入流量为30000sccm-40000sccm的NH3、200sccm-400sccm的TMGa及100L/min-130L/min的H2，持续生长2μm-4μm的不掺杂GaN层。
优选地，所述生长掺杂GaN层的具体过程为：
保持反应腔压力300mbar-600mbar，保持温度1000℃-1200℃，通入流量为30000sccm-60000sccm的NH3、200sccm-400sccm的TMGa、100L/min-130L/min的H2及20sccm-50sccm的SiH4，持续生长3μm-4μm掺杂Si的N型GaN，其中，Si掺杂浓度5E18atoms/cm3-1E19atoms/cm3。
优选地，所述生长AlGaN电子阻挡层的具体过程为：
在温度为900-950℃，反应腔压力为200-400mbar，通入50000-70000sccm的NH3、30-60sccm的TMGa、100-130L/min的H2、100-130sccm的TMAl、1000-1300sccm的Cp2Mg的条件下，生长所述AlGaN电子阻挡层，所述AlGaN层的厚度为40-60nm，其中，Mg掺杂的浓度为1E19atoms/cm3-1E20atoms/cm3。
优选地，所述生长掺Mg的P型GaN层的具体过程为：
保持反应腔压力400mbar-900mbar、温度950℃-1000℃，通入流量为50000sccm-70000sccm的NH3、20sccm-100sccm的TMGa、100L/min-130L/min的H2及1000sccm-3000sccm的Cp2Mg，持续生长50nm-200nm的掺Mg的P型GaN层，其中，Mg掺杂浓度1E19atoms/cm3-1E20atoms/cm3。
优选地，所述降温冷却的具体过程为：
降温至650℃-680℃，保温20min-30min，关闭加热系统、关闭给气系统，随炉冷却。
相比于传统的生长方法，本发明中的LED外延结构生长方法达到了如下效果：
1、本发明采用先生长N2渐变氛围InxGa(1-x)N-1层，再生长H2渐变氛围InxGa(1-x)N-2层、最后生长H2和N2混合氛围InxGa(1-x)N-3层的生长方式，使整个量子阱层形成了梯度的电容结构，可以达到限流作用，极大程度地减少了大电流密度下的发光衰减效应；并可以阻碍电荷径向移动，使电荷向四周扩散，即加强电流横向扩展能力，从而提高LED发光效率，并且正向驱动电压更低。
2、通过对NH3进行裂解，使N原子附着在生长的GaN-1层上，同时裂解的H、C、O元素随载气输送至尾管排出反应室，外延层表面H、C、O原子含量降低，并入晶格的杂质元素少，能够使量子阱发光层的晶体质量得到提升，电子和空穴的发光辐射效率增加，LED的发光效率得到提高，同时C原子浓度下降能降低对空穴迁移的阻挡，有效提升空穴迁移率，也能够提升LED发光效率。
3、通过使GaN-1层里的H原子在热作用下析出被载气带走，在低H元素浓度环境下，再次通入TEGa裂解Ga元素，Ga元素能和N元素充分反应形成GaN-2层，在低Mg掺杂浓度下Mg元素较多的取代Ga元素作为可电离的Mg元素进入GaN-1层和GaN-2层晶格中，可电离的Mg元素浓度增加，空穴浓度得到提高，从而LED的发光效率得到提升。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明方法制备的LED外延的结构示意图；
图2为现有传统方法制备的LED外延的结构示意图；
其中，1-蓝宝石衬底，2-低温GaN缓冲层，3-非掺杂GaN层，4-n型GaN层，5-多量子阱发光层，6-AlGaN电子阻挡层,7-P型GaN，51-N2渐变氛围InxGa(1-x)N-1层，52-H2渐变氛围InxGa(1-x)N-2层，53-H2和N2混合氛围InxGa(1-x)N-3层，54-GaN-1层，55-GaN-2层，56-InxGa(1-x)N层，57-GaN层。
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。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。
另外，本说明书并没有将权利要求书公开的构件和方法步骤限定于实施方式的构件和方法步骤。特别是，在实施方式中记载的结构部件的尺寸、材质、形状、其结构顺序和邻接顺序以及制造方法等只要没有具体的限定，就仅作为说明例，而不是将本发明的范围限定于此。附图中所示的结构部件的大小和位置关系是为了清楚地进行说明而放大示出。
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
本实施例采用本发明提供的LED外延结构生长方法，采用MOCVD来生长高亮度GaN基LED外延片，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)，反应压力在70mbar到900mbar之间。具体生长方式如下(外延结构请参考图1)：
一种LED外延结构生长方法，依次包括：处理衬底1、生长低温缓冲层GaN2、生长不掺杂GaN层3、生长掺杂Si的N型GaN层4、生长多量子阱层5、生长AlGaN电子阻挡层6、生长掺杂Mg的P型GaN层7，降温冷却；其中，
步骤1：处理衬底1。
具体地，所述步骤1，进一步为：
在温度为1000-1100℃，反应腔压力为100-300mbar，通入100-130L/min的H2的条件下，处理蓝宝石衬底5-10分钟。
步骤2：生长低温GaN缓冲层2，并在所述低温GaN缓冲层2形成不规则小岛。
具体地，所述步骤2，进一步为：
在温度为500-600℃，反应腔压力为300-600mbar，通入10000-20000sccm的NH3、50-100sccm的TMGa、100-130L/min的H2的条件下，在所述蓝宝石衬底上生长所述低温缓冲层GaN2，所述低温GaN缓冲层2的厚度为20-40nm；
在温度为1000-1100℃、反应腔压力为300-600mbar，通入30000-40000sccm的NH3、100L/min-130L/min的H2的条件下，在所述低温缓冲层GaN2上形成所述不规则小岛。
步骤3：生长非掺杂GaN层3。
具体地，所述步骤3，进一步为：
在温度为1000-1200℃，反应腔压力为300-600mbar，通入30000-40000sccm的NH3、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H2的条件下，生长的所述非掺杂GaN层3；所述非掺杂GaN层3的厚度为2-4μm。
步骤4：生长Si掺杂的N型GaN层4。
具体地，所述步骤4，进一步为：
保持反应腔压力300mbar-600mbar，保持温度1000℃-1200℃，通入流量为30000sccm-60000sccm的NH3、200sccm-400sccm的TMGa、100L/min-130L/min的H2及20sccm-50sccm的SiH4，持续生长3μm-4μm掺杂Si的N型GaN层4，其中，Si掺杂浓度5E18atoms/cm3-1E19atoms/cm3。
步骤5：生长多量子阱层5。
所述生长多量子阱层5，进一步为：
(1)将反应腔压力控制在400mbar-450mbar，反应腔温度控制在750-780℃，通入NH3、TEGa、TMIn以及N2，生长过程中控制N2的流量从120L/min线性渐变增加到200L/min，在N2渐变氛围中生长厚度为D1的InxGa(1-x)N-1层51；(2)保持压力、温度、NH3流量、TEGa流量、TMIn的流量不变，停止通入N2，并通入H2，生长过程中控制H2的流量从500L/min线性渐变减少到300L/min，在H2渐变氛围中生长厚度为D2的InxGa(1-x)N-2层52；(3)保持压力、温度、NH3流量、TEGa流量、TMIn的流量不变，同时通入N2和H2，生长过程中控制H2的流量稳定在300L/min、N2的流量稳定在200L/min，在H2和N2混合氛围中生长厚度为D3的InxGa(1-x)N-3层53，其中D1＝D2＝D3，D1、D2、D3的范围为4nm-5nm，x的范围为0.05-0.15；(4)将反应室温度控制在850-900℃，然后保持压力500-550torr，通入60-80L/min的N2和100-120L/min的H2作为载气，通入400-600sccm的TEGa，通入30-40L/min的NH3，在该条件下生长8-15nm的GaN-1层54；(5)保持温度、压力不变，保持通入H2和N2作为载气量不变，将NH3从30-40L/min提高到90-100L/minNH3，通入时间为40s-50s,让NH3充分裂解，使N原子附着在上述生长的GaN-1层54上，同时裂解的H、C、O原子随载气输送至尾管排出反应室；(6)保持压力不变，反应室温度降低至600-700℃，通入120-150L/min的N2和180-200L/min的H2作为载气，停止通入NH3，通入1500-2000sccm的TEGa以及400-600sccm的Cp2Mg，通入时间为20s-30s,让TEGa充分裂解，使裂解的Ga原子和上述附着在GaN-1层上的N原子结合生成厚度为5-8nm的GaN-2层55，Mg的掺杂浓度为1E16 atoms/cm3-1E17 atoms/cm3；
周期性生长所述N2渐变氛围InxGa(1-x)N-1层51、H2渐变氛围InxGa(1-x)N-2层52、H2和N2混合氛围InxGa(1-x)N-3层53、GaN-1层54和GaN-2层55，生长周期数为2-5。
步骤6：生长AlGaN电子阻挡层6。
具体地，所述步骤6，进一步为：
在温度为900-950℃，反应腔压力为200-400mbar，通入50000-70000sccm的NH3、30-60sccm的TMGa、100-130L/min的H2、100-130sccm的TMAl、1000-1300sccm的Cp2Mg的条件下，生长所述AlGaN电子阻挡层6，所述AlGaN层6的厚度为40-60nm，其中，Mg掺杂的浓度为1E19atoms/cm3-1E20atoms/cm3。
步骤7：生长Mg掺杂的P型GaN层7。
具体地，所述步骤7，进一步为：
在温度为950-1000℃，反应腔压力为400-900mbar，通入50000-70000sccm的NH3、20-100sccm的TMGa、100-130L/min的H2、1000-3000sccm的Cp2Mg的条件下，生长厚度为50-200nm的Mg掺杂P型GaN层7，Mg掺杂浓度1E19atoms/cm3-1E20atoms/cm3。
步骤8：在温度为650-680℃的条件下保温20-30min，接着关闭加热系统、关闭给气系统，随炉冷却。
实施例2
以下提供对比实施例，即现有传统LED外延结构的生长方法(外延结构请参考图2)：
步骤1：在温度为1000-1100℃，反应腔压力为100-300mbar，通入100-130L/min的H2的条件下，处理蓝宝石衬底5-10分钟。
步骤2：生长低温GaN缓冲层2，并在所述低温GaN缓冲层2形成不规则小岛。
具体地，所述步骤2，进一步为：
在温度为500-600℃，反应腔压力为300-600mbar，通入10000-20000sccm的NH3、50-100sccm的TMGa、100-130L/min的H2的条件下，在所述蓝宝石衬底上生长所述低温缓冲层GaN2，所述低温GaN缓冲层2的厚度为20-40nm；
在温度为1000-1100℃、反应腔压力为300-600mbar，通入30000-40000sccm的NH3、100L/min-130L/min的H2的条件下，在所述低温缓冲层GaN2上形成所述不规则小岛。
步骤3：生长非掺杂GaN层3。
具体地，所述步骤3，进一步为：
在温度为1000-1200℃，反应腔压力为300-600mbar，通入30000-40000sccm的NH3、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H2的条件下，生长的所述非掺杂GaN层3；所述非掺杂GaN层3的厚度为2-4μm。
步骤4：生长Si掺杂的N型GaN层4。
具体地，所述步骤4，进一步为：
在温度为1000-1200℃，反应腔压力为300-600mbar，通入30000-60000sccm的NH3、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H2、20-50sccm的SiH4的条件下，生长Si掺杂的N型GaN4，所述n型GaN的厚度为3-4μm，Si掺杂的浓度为5E18atoms/cm3-1E19atoms/cm3。
步骤5：生长InxGa(1-x)N/GaN多量子肼发光层5。
具体地，所述生长多量子肼发光层，进一步为：
保持反应腔压力300mbar-400mbar、保持温度720℃，通入流量为50000sccm-70000sccm的NH3、20sccm-40sccm的TMGa、10000-15000sccm的TMIn及100L/min-130L/min的N2，生长掺杂In的厚度为3nm的InxGa(1-x)N层56，其中，x＝0.05-0.15；
升高温度至800℃，保持反应腔压力300mbar-400mbar，通入流量为50000sccm-70000sccm的NH3、20sccm-100sccm的TMGa及100L/min-130L/min的N2，生长10nm的GaN层57；
重复交替生长InxGa(1-x)N层56和GaN层57，得到InxGa(1-x)N/GaN多量子阱发光层，其中，InxGa(1-x)N层56和GaN层57的交替生长周期数为7-13个。
步骤6：生长AlGaN电子阻挡层6。
具体地，所述步骤6，进一步为：
在温度为900-950℃，反应腔压力为200-400mbar，通入50000-70000sccm的NH3、30-60sccm的TMGa、100-130L/min的H2、100-130sccm的TMAl、1000-1300sccm的Cp2Mg的条件下，生长所述AlGaN电子阻挡层6，所述AlGaN层的厚度为40-60nm，其中，Mg掺杂的浓度为1E19atoms/cm3-1E20atoms/cm3。
步骤7：生长Mg掺杂的P型GaN层7。
具体地，所述步骤7，进一步为：
在温度为950-1000℃，反应腔压力为400-900mbar，通入50000-70000sccm的NH3、20-100sccm的TMGa、100-130L/min的H2、1000-3000sccm的Cp2Mg的条件下，生长厚度为50-200nm的Mg掺杂P型GaN层7，Mg掺杂浓度1E19atoms/cm3-1E20atoms/cm3。
步骤8：在温度为650-680℃的条件下保温20-30min，接着关闭加热系统、关闭给气系统，随炉冷却。
根据上述实施例1和实施例2分别制得样品1和样品2，样品1和样品2在相同的前工艺条件下镀ITO层约150nm，相同的条件下镀Cr/Pt/Au电极约1500nm，相同的条件下镀保护层SiO2约100nm，然后在相同的条件下将样品研磨切割成635μm*635μm(25mil*25mil)的芯片颗粒，之后将样品1和样品2在相同位置各自挑选1000颗晶粒，在相同的封装工艺下，封装成白光LED。采用积分球在驱动电流350mA条件下测试样品1和样品2的光电性能。
表1样品1和样品2的电性参数比较结果
将积分球获得的数据进行分析对比，从表1中可以看出，本发明提供的LED外延生长方法制备的LED(样品1)发光效率得到明显提升，并且正向电压、抗静电能力等其它LED电性参数变好，是因为本专利技术方案解决了现有LED存在的量子阱生长质量不高及量子阱辐射复合效率低下的问题，从而提高LED的发光效率，并降低了正向电压。
本发明的LED外延结构生长方法中，跟传统方式相比，达到了如下效果：
1、本发明采用先生长N2渐变氛围InxGa(1-x)N-1层，再生长H2渐变氛围InxGa(1-x)N-2层、最后生长H2和N2混合氛围InxGa(1-x)N-3层的生长方式，使整个量子阱层形成了梯度的电容结构，可以达到限流作用，极大程度地减少了大电流密度下的发光衰减效应；并可以阻碍电荷径向移动，使电荷向四周扩散，即加强电流横向扩展能力，从而提高LED发光效率，并且正向驱动电压更低。
2、通过对NH3进行裂解，使N原子附着在生长的GaN-1层上，同时裂解的H、C、O元素随载气输送至尾管排出反应室，外延层表面H、C、O原子含量降低，并入晶格的杂质元素少，能够使量子阱发光层的晶体质量得到提升，电子和空穴的发光辐射效率增加，LED的发光效率得到提高，同时C原子浓度下降能降低对空穴迁移的阻挡，有效提升空穴迁移率，也能够提升LED发光效率。
3、通过使GaN-1层里的H原子在热作用下析出被载气带走，在低H元素浓度环境下，再次通入TEGa裂解Ga元素，Ga元素能和N元素充分反应形成GaN-2层，在低Mg掺杂浓度下Mg元素较多的取代Ga元素作为可电离的Mg元素进入GaN-1层和GaN-2层晶格中，可电离的Mg元素浓度增加，空穴浓度得到提高，从而LED的发光效率得到提升。
由于方法部分已经对本申请实施例进行了详细描述，这里对实施例中涉及的结构与方法对应部分的展开描述省略，不再赘述。对于结构中具体内容的描述可参考方法实施例的内容，这里不再具体限定。
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 (8)
1.一种LED外延结构生长方法，其特征在于，依次包括：处理衬底、生长低温缓冲层GaN、生长不掺杂GaN层、生长掺杂Si的N型GaN层、生长多量子阱层、生长AlGaN电子阻挡层、生长掺杂Mg的P型GaN层，降温冷却；所述生长多量子阱层依次包括：生长N2渐变氛围InxGa(1-x)N-1层、生长H2渐变氛围InxGa(1-x)N-2层、生长H2和N2混合氛围InxGa(1-x)N-3层、生长GaN-1层和生长GaN-2层，具体为：
A、将反应腔压力控制在400mbar-450mbar，反应腔温度控制在750-780℃，通入NH3、TEGa、TMIn以及N2，生长过程中控制N2的流量从120L/min线性渐变增加到200L/min，在N2渐变氛围中生长厚度为D1的InxGa(1-x)N-1层；
B、保持压力、温度、NH3流量、TEGa流量、TMIn的流量不变，停止通入N2，并通入H2，生长过程中控制H2的流量从500L/min线性渐变减少到300L/min，在H2渐变氛围中生长厚度为D2的InxGa(1-x)N-2层；
C、保持压力、温度、NH3流量、TEGa流量、TMIn的流量不变，同时通入N2和H2，生长过程中控制H2的流量稳定在300L/min、N2的流量稳定在200L/min，在H2和N2混合氛围中生长厚度为D3的InxGa(1-x)N-3层，其中D1＝D2＝D3，D1、D2、D3的范围为4nm-5nm，x的范围为0.05-0.15；
D、将反应室温度控制在850-900℃，然后保持压力500-550torr，通入60-80L/min的N2和100-120L/min的H2作为载气，通入400-600sccm的TEGa，通入30-40L/min的NH3，在该条件下生长8-15nm的GaN-1层；
E、保持温度、压力不变，保持通入H2和N2作为载气量不变，将NH3从30-40L/min提高到90-100L/minNH3，通入时间为40s-50s,让NH3充分裂解，使N原子附着在上述生长的GaN-1层上，同时裂解的H、C、O原子随载气输送至尾管排出反应室；
F、保持压力不变，反应室温度降低至600-700℃，通入120-150L/min的N2和180-200L/min的H2作为载气，停止通入NH3，通入1500-2000sccm的TEGa以及400-600sccm的Cp2Mg，通入时间为20s-30s,让TEGa充分裂解，使裂解的Ga原子和上述附着在GaN-1层上的N原子结合生成厚度为5-8nm的GaN-2层，Mg的掺杂浓度为1E16 atoms/cm3-1E17 atoms/cm3；
周期性生长所述N2渐变氛围InxGa(1-x)N-1层、H2渐变氛围InxGa(1-x)N-2层、H2和N2混合氛围InxGa(1-x)N-3层、GaN-1层和GaN-2层，生长周期数为2-5。
2.根据权利要求1所述的LED外延结构生长方法，其特征在于，在1000℃-1100℃的温度下，通入100L/min-130L/min的H2，保持反应腔压力100mbar-300mbar，处理蓝宝石衬底5min-10min。
3.根据权利要求2所述的LED外延结构生长方法，其特征在于，所述生长低温缓冲层GaN的具体过程为：
降温至500℃-600℃，保持反应腔压力300mbar-600mbar，通入流量为10000sccm-20000sccm的NH3、50sccm-100sccm的TMGa及100L/min-130L/min的H2，在蓝宝石衬底上生长厚度为20nm-40nm的低温缓冲层GaN；
升高温度到1000℃-1100℃，保持反应腔压力300mbar-600mbar，通入流量为30000sccm-40000sccm的NH3、100L/min-130L/min的H2，保温300s-500s，将低温缓冲层GaN腐蚀成不规则岛形。
4.根据权利要求1所述的LED外延结构生长方法，其特征在于，所述生长不掺杂GaN层的具体过程为：
升高温度到1000℃-1200℃，保持反应腔压力300mbar-600mbar，通入流量为30000sccm-40000sccm的NH3、200sccm-400sccm的TMGa及100L/min-130L/min的H2，持续生长2μm-4μm的不掺杂GaN层。
5.根据权利要求1所述的LED外延结构生长方法，其特征在于，所述生长掺杂Si的N型GaN层的具体过程为：
保持反应腔压力300mbar-600mbar，保持温度1000℃-1200℃，通入流量为30000sccm-60000sccm的NH3、200sccm-400sccm的TMGa、100L/min-130L/min的H2及20sccm-50sccm的SiH4，持续生长3μm-4μm掺杂Si的N型GaN，其中，Si掺杂浓度5E18atoms/cm3-1E19atoms/cm3。
6.根据权利要求1所述的LED外延结构生长方法，其特征在于，所述生长AlGaN电子阻挡层的具体过程为：
在温度为900-950℃，反应腔压力为200-400mbar，通入50000-70000sccm的NH3、30-60sccm的TMGa、100-130L/min的H2、100-130sccm的TMAl、1000-1300sccm的Cp2Mg的条件下，生长所述AlGaN电子阻挡层，所述AlGaN层的厚度为40-60nm，其中，Mg掺杂的浓度为1E19atoms/cm3-1E20atoms/cm3。
7.根据权利要求1所述的LED外延结构生长方法，其特征在于，所述生长掺Mg的P型GaN层的具体过程为：
保持反应腔压力400mbar-900mbar、温度950℃-1000℃，通入流量为50000sccm-70000sccm的NH3、20sccm-100sccm的TMGa、100L/min-130L/min的H2及1000sccm-3000sccm的Cp2Mg，持续生长50nm-200nm的掺Mg的P型GaN层，其中，Mg掺杂浓度1E19atoms/cm3-1E20atoms/cm3。
8.根据权利要求1所述的LED外延结构生长方法，其特征在于，所述降温冷却的具体过程为：
降温至650℃-680℃，保温20min-30min，关闭加热系统、关闭给气系统，随炉冷却。
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