CN105870277A - 一种发光二极管外延片及其生长方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发光二极管外延片及其生长方法，属于半导体技术领域。所述发光二极管外延片包括蓝宝石衬底、低温缓冲层、高温缓冲层、N型层、缺陷阻挡层、有源层、电子阻挡层、P型层，缺陷阻挡层包括第一子层和第二子层，第一子层包括交替层叠的第一AlGaN层和GaN层，第二子层包括交替层叠的第二AlGaN层和第三AlGaN层；第一AlGaN层中的Al含量沿所述发光二极管外延片的生长方向逐渐变化，第二AlGaN层中的Al含量和第三AlGaN层中的Al含量均保持不变，且第二AlGaN层中的Al含量与第三AlGaN层中的Al含量不同且均小于第一AlGaN层中的Al含量。本发明对缺陷的延伸具有阻挡作用。
Description
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及其生长方法。
背景技术
LED(Light Emitting Diode，发光二极管)是一种能发光的半导体电子元件。LED作为一种高效、环保、绿色的新型固态照明光源，正在被迅速广泛地应用在如交通信号灯、汽车内外灯、城市景观照明、手机背光源等领域。
现有的LED外延片包括蓝宝石衬底、以及依次层叠在蓝宝石衬底上的低温缓冲层、高温缓冲层、N型层、有源层、P型层。其中，N型层和P型层均为GaN层，有源层包括交替层叠的InGaN层和GaN层。
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：
蓝宝石和GaN之间存在晶格失配，晶格失配所造成的缺陷沿LED的生长方向延伸到有源层，影响有源层中电子和空穴的复合发光和造成漏电，降低LED的功能性和可靠性。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种发光二极管外延片及其生长方法。所述技术方案如下：
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蓝宝石衬底、以及依次层叠在所述蓝宝石衬底上的低温缓冲层、高温缓冲层、N型层、有源层、电子阻挡层、P型层，所述发光二极管外延片还包括层叠在所述N型层和所述有源层之间的缺陷阻挡层，所述缺陷阻挡层包括依次层叠在所述N型层上的第一子层和第二子层，所述第一子层包括交替层叠的第一AlGaN层和GaN层，所述第二子层包括交替层叠的第二AlGaN层和第三AlGaN层；所述第一AlGaN层中的Al含量沿所述发光二极管外延片的生长方向逐渐变化，所述第二AlGaN层中的Al含量和所述第三AlGaN层中的Al含量均保持不变，且所述第二AlGaN层中的Al含量与所述第三AlGaN层中的Al含量不同，所述第二AlGaN层中的Al含量小于所述第一AlGaN层中的Al含量，所述第三AlGaN层中的Al含量小于所述第一AlGaN层中的Al含量；所述第一子层中和所述第二子层中均掺杂有Si，所述第一子层中Si的掺杂浓度小于所述第二子层中Si的掺杂浓度；所述第一AlGaN层的生长压力、所述第二AlGaN层的生长压力、所述第三AlGaN层的生长压力均小于所述GaN层的生长压力；所述第一子层的生长速率小于所述第二子层的生长速率，所述第一子层的生长温度小于所述第二子层的生长温度；所述第一子层的厚度大于所述第二子层的厚度。
可选地，所述第一子层中的Al含量不大于所述第二子层中的Al含量的两倍。
可选地，所述第一子层中Si的掺杂浓度为所述第二子层中Si的掺杂浓度的0.2～0.5倍。
可选地，所述第一AlGaN层的生长压力为50～150torr，所述第二AlGaN层的生长压力为50～150torr，所述第三AlGaN层的生长压力为50～150torr，所述GaN层的生长压力为200～350torr。
可选地，所述第一子层的生长温度为1040～1060℃，所述第二子层的生长温度为1060～1090℃。
可选地，所述第一子层的厚度为100～300埃，所述第二子层的厚度为50～200埃。
可选地，所述第一子层的生长速率为所述第二子层的生长速率的0.4～0.8倍。
另一方面，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：
在蓝宝石衬底上生长低温缓冲层；
在所述低温缓冲层上生长高温缓冲层；
在所述高温缓冲层上生长N型层；
在所述N型层上生长缺陷阻挡层；
在所述缺陷阻挡层上生长有源层；
在所述有源层上生长电子阻挡层；
在所述电子阻挡层上生长P型层；
其中，所述缺陷阻挡层包括依次层叠在所述N型层上的第一子层和第二子层，所述第一子层包括交替层叠的第一AlGaN层和GaN层，所述第二子层包括交替层叠的第二AlGaN层和第三AlGaN层；所述第一AlGaN层中的Al含量沿所述发光二极管外延片的生长方向逐渐变化，所述第二AlGaN层中的Al含量和所述第三AlGaN层中的Al含量均保持不变，且所述第二AlGaN层中的Al含量与所述第三AlGaN层中的Al含量不同，所述第二AlGaN层中的Al含量小于所述第一AlGaN层中的Al含量，所述第三AlGaN层中的Al含量小于所述第一AlGaN层中的Al含量；所述第一子层中和所述第二子层中均掺杂有Si，所述第一子层中Si的掺杂浓度小于所述第二子层中Si的掺杂浓度；所述第一AlGaN层的生长压力、所述第二AlGaN层的生长压力、所述第三AlGaN层的生长压力均小于所述GaN层的生长压力；所述第一子层的生长速率小于所述第二子层的生长速率，所述第一子层的生长温度小于所述第二子层的生长温度；所述第一子层的厚度大于所述第二子层的厚度。
可选地，所述第一子层中的Al含量不大于所述第二子层中的Al含量的两倍。
可选地，所述第一子层中Si的掺杂浓度为所述第二子层中Si的掺杂浓度的0.2～0.5倍。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过在N型层和有源层之间设置缺陷阻挡层，缺陷阻挡层包括依次层叠N型层上的第一子层和第二子层，第一子层包括交替层叠的第一AlGaN层和GaN层，利用Al材料的特性减少长晶的错位和裂缝，使后续生长的GaN完整性较好，对缺陷的延伸具有阻挡作用；同时第一AlGaN层中的Al含量沿LED外延片的生长方向逐渐变化，避免Al作为一种杂质影响GaN的结晶完整性；第二子层包括交替层叠的第二AlGaN层和第三AlGaN层，第二AlGaN层中的Al含量与第三AlGaN层中的Al含量不同，由于Al的能阶较高，因此可以阶梯式地提高能阶并增加阻抗，让电流能有效扩散。第一子层中Si的掺杂浓度小于第二子层中Si的掺杂浓度，更有利于电子的扩展，使电子更好的分布在有源层中。而且第一子层的厚度大于第二子层，对缺陷的延伸具有良好的阻断作用，有利于长晶。第一子层的生长温度小于第二子层的生长温度，与第一子层的生长速率小于第二子层的生长速率配合，也有利于后续的GaN结晶。另外，由于Al原子的半径比Ga原子的半径小，表面扩散长度很小，在生长过程中的寄生反应更严重，AlGaN层的生长压力小于GaN层的生长压力可以尽量减少TMAl与NH3之间强烈的寄生反应。
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是本发明实施例一提供的一种发光二极管外延片的结构示意图；
图2是本发明实施例二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。
实施例一
本发明实施例提供了一种发光二极管外延片，参见图1，该发光二极管外延片包括蓝宝石衬底1、以及依次层叠在蓝宝石衬底1上的低温缓冲层2、高温缓冲层3、N型层4、缺陷阻挡层5、有源层6、电子阻挡层7、P型层8。
在本实施例中，缺陷阻挡层5包括依次层叠在N型层4上的第一子层51和第二子层52，第一子层51包括交替层叠的第一AlGaN层51a和GaN层51b，第二子层52包括交替层叠的第二AlGaN层52a和第三AlGaN层52b。第一AlGaN层51a中的Al含量沿发光二极管外延片的生长方向逐渐变化，第二AlGaN层52a中的Al含量和第三AlGaN层52b中的Al含量均保持不变，且第二AlGaN层52a中的Al含量与第三AlGaN层52b中的Al含量不同，第二AlGaN层52a中的Al含量小于第一AlGaN层51a中的Al含量，第三AlGaN层52b中的Al含量小于第一AlGaN层51a中的Al含量。第一子层51中和第二子层52中均掺杂有Si，第一子层51中Si的掺杂浓度小于第二子层52中Si的掺杂浓度。第一AlGaN层51a的生长压力、第二AlGaN层52a的生长压力、第三AlGaN层52b的生长压力均小于GaN层51b的生长压力。第一子层51的生长速率小于第二子层52的生长速率，第一子层51的生长温度小于第二子层52的生长温度。第一子层51的厚度大于第二子层52的厚度。
具体地，第一AlGaN层51a中的Al含量可以沿发光二极管外延片的生长方向逐渐增加，也可以沿发光二极管外延片的生长方向逐渐减少，两者都可以起到有效阻挡缺陷和保证晶体质量的目的。第二AlGaN层52a中的Al含量可以大于第三AlGaN层52b中的Al含量，也可以小于第三AlGaN层52b中的Al含量，两者都可以阶梯能阶和双重有效扩散电子的作用。
可选地，第一子层51中的Al含量可以不大于第二子层52中的Al含量的两倍。若大于两倍，则会因为能阶太高，电子浓度较低，从而影响电子的扩散，也会因为Al掺杂浓度较高而影响晶体质量。另外，若第一子层51中的Al含量小于第二子层52中的Al含量，则起不到双重阶梯能阶的作用，阻挡底层缺陷的能力也会降低。
可选地，第一子层51中Si的掺杂浓度可以为第二子层52中Si的掺杂浓度的0.2～0.5倍。若小于0.2倍，则会由于Si掺浓度太低而起不到扩散电流的目的；若大于0.5倍，则会由于掺杂浓度较大而使得晶体质量变差。
优选地，第一子层51中Si的掺杂浓度可以为第二子层52中Si的掺杂浓度的0.3～0.5倍。实验证明，第一子层51中Si的掺杂浓度为第二子层52中Si的掺杂浓度的0.3～0.5倍时，可以保证电流扩散和较优的晶体质量。
可选地，第一AlGaN层51a的生长压力可以为50～150torr，第二AlGaN层52a的生长压力可以为50～150torr，第三AlGaN层52b的生长压力可以为50～150torr。若AlGaN层的生长压力低于50torr，则会由于压力太低而影响NH3的裂解效率，导致厚度偏薄，得不到理想的缺陷阻挡层；若AlGaN层的生长压力大于150torr，则会加重TMAl和NH3的预反应，同样得不到理想的缺陷阻挡层。
优选地，第一AlGaN层51a的生长压力可以为60～100torr，第二AlGaN层52a的生长压力可以为60～100torr，第三AlGaN层52b的生长压力可以为60～100torr。实验证明，AlGaN层的生长压力为60～100torr时，可得到理想的缺陷阻挡层。
可选地，GaN层51b的生长压力可以为200～350torr。若GaN层51b的生长压力小于200torr，则会降低NH3的裂解效率而增加NH3的用量；若GaN层51b的生长压力大于350torr，则会增加与AlGaN层的低压切换时间而增加生长时间，进而增加成本、影响产出。
优选地，GaN层51b的生长压力可以为200～250torr。实验证明，GaN层51b的生长压力为200～250torr时，既可以保证NH3的裂解效率和用量，又不会增加生长时间。
可选地，第一子层51的生长温度可以为1040～1060℃。若第一子层51的生长温度低于1040℃，则会因为温度太低而影响第一子层51的晶体质量；若第一子层51的生长温度高于1060℃，虽然会提高长晶质量，但会因为温度太高而提高NH3的裂解效率，进而加重TMAl和NH3的预反应。
优选地，第一子层51的生长温度可以为1050～1060℃。实验证明，第一子层51的生长温度为1050～1060℃时，既可以保证长晶质量，也不会加重TMAl和NH3的预反应。
可选地，第二子层52的生长温度可以为1060～1090℃。若第二子层52的生长温度低于1060℃，则会因为生长速率太快，温度又不够高，而导致晶体质量变差；若第二子层52的生长温度高于1090℃，虽然可以大大提高长晶质量，但是会加重TMAl和NH3的预反应。
优选地，第二子层52的生长温度可以为1060～1080℃。实验证明，第二子层52的生长温度为1060～1080℃时，既可起到弥补生长速率太快带来的副作用，又不会严重影响到TMAl和NH3的预反应。
可选地，第一子层51的厚度可以为100～300埃。若第一子层51的厚度小于100埃，则会由于厚度太薄而起不到阻挡缺陷的目的；若第一子层51的厚度大于300埃，则会由于厚度较厚而影响电子的扩散。
优选地，第一子层51的厚度可以为150～250埃。实验证明，第一子层51的厚度为150～250埃时，既可起到阻挡缺陷，又可保证电子的有效扩散。
可选地，第二子层52的厚度可以为50～200埃。若第二子层52的厚度小于50埃，则会由于厚度偏薄而达不到形成阶梯的能阶；若第二子层52的厚度大于200埃，则会因为太厚影响电子的有效扩散。
优选地，第二子层52的厚度可以为100～150埃。实验证明，第二子层52的厚度为100～150埃时，既可形成阶梯能阶，又能更好的扩散电子。
可选地，第一子层51的生长速率可以为第二子层52的生长速率的0.4～0.8倍。若小于0.4倍，则会由于速度太慢，第一子层51的生长温度较低，从而引入不必要的缺陷；若大于0.8倍，则会由于生长速率较快，第一子层51的生长温度较低，同样会影响晶体质量。
优选地，第一子层51的生长速率可以为第二子层52的生长速率的0.5～0.6倍。实验证明，第一子层51的生长速率为第二子层的生长速率的0.5～0.6倍时，可保证温度和生长速率的配合。
需要说明的是，低温缓冲层2可以为GaN层，低温缓冲层2的厚度可以为15～30nm。高温缓冲层3可以为未掺杂的GaN层，高温缓冲层3的厚度可以为2～3.5μm。N型层4可以为掺Si的GaN层，N型层4的厚度可以为2～3μm。有源层6可以包括交替生长的InGaN阱层和GaN垒层。其中，InGaN层的厚度可以为2～3nm，GaN层的厚度可以为8～11nm；InGaN层的层数可以为11～13层，GaN层的层数可以为11～13层；有源层6的厚度可以为130～160nm。电子阻挡层7可以为掺Mg的AlyGa1-yN层，0.15≤y≤0.25，电子阻挡层7的厚度可以为30～50nm。P型层8可以为掺Mg的GaN层，P型层8的厚度可以为50～80nm。
本发明实施例通过在N型层和有源层之间设置缺陷阻挡层，缺陷阻挡层包括依次层叠N型层上的第一子层和第二子层，第一子层包括交替层叠的第一AlGaN层和GaN层，利用Al材料的特性减少长晶的错位和裂缝，使后续生长的GaN完整性较好，对缺陷的延伸具有阻挡作用；同时第一AlGaN层中的Al含量沿LED外延片的生长方向逐渐变化，避免Al作为一种杂质影响GaN的结晶完整性；第二子层包括交替层叠的第二AlGaN层和第三AlGaN层，第二AlGaN层中的Al含量与第三AlGaN层中的Al含量不同，由于Al的能阶较高，因此可以阶梯式地提高能阶并增加阻抗，让电流能有效扩散。第一子层中Si的掺杂浓度小于第二子层中Si的掺杂浓度，更有利于电子的扩展，使电子更好的分布在有源层中。而且第一子层的厚度大于第二子层，对缺陷的延伸具有良好的阻断作用，有利于长晶。第一子层的生长温度小于第二子层的生长温度，与第一子层的生长速率小于第二子层的生长速率配合，也有利于后续的GaN结晶。另外，由于Al原子的半径比Ga原子的半径小，表面扩散长度很小，在生长过程中的寄生反应更严重，AlGaN层的生长压力小于GaN层的生长压力可以尽量减少TMAl与NH3之间强烈的寄生反应。
实施例二
本发明实施例提供了一种发光二极管外延片的生长方法，适用于生长实施例一提供的发光二极管外延片，参见图2，该生长方法包括：
步骤200：对蓝宝石衬底进行预处理。
具体地，该步骤200可以包括：
在氢气气氛下，高温处理衬底5～6min。
其中，反应室温度为1000～1100℃，反应室压力控制在200～500torr。
在本实施例中，采用Veeco K465i or C4MOCVD(Metal Organic ChemicalVapor Deposition，金属有机化合物化学气相沉淀)设备实现LED外延片的生长方法。采用高纯H2(氢气)、高纯N2(氮气)、高纯H2和高纯N2的混合气体中的一种作为载气，高纯NH3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。
步骤201：在蓝宝石衬底上生长低温缓冲层。
具体地，低温缓冲层生长在蓝宝石的[0001]面上。
在本实施例中，低温缓冲层可以为GaN层，厚度为15～30nm。生长低温缓冲层时，反应室温度为530～560℃，反应室压力控制在200～500torr。
步骤202：在低温缓冲层上生长高温缓冲层。
在本实施例中，高温缓冲层可以为不掺杂的GaN层，厚度为2-3.5um。生长高温缓冲层时，反应室温度为1000-1100℃，反应室压力控制在200-600torr。
步骤203：在高温缓冲层上生长N型层。
在本实施例中，N型层可以为掺Si的GaN层，厚度为2-3um。生长N型层时，反应室温度为1000-1100℃，反应室压力控制在200-300torr。
步骤204：在N型层上生长缺陷阻挡层。
在本实施例中，缺陷阻挡层包括依次层叠在N型层上的第一子层和第二子层，第一子层包括交替层叠的第一AlGaN层和GaN层，第二子层包括交替层叠的第二AlGaN层和第三AlGaN层。第一AlGaN层中的Al含量沿发光二极管外延片的生长方向逐渐变化，第二AlGaN层中的Al含量和第三AlGaN层中的Al含量均保持不变，且第二AlGaN层中的Al含量与第三AlGaN层中的Al含量不同，第二AlGaN层中的Al含量小于第一AlGaN层中的Al含量，第三AlGaN层中的Al含量小于第一AlGaN层中的Al含量。第一子层中和第二子层中均掺杂有Si，第一子层中Si的掺杂浓度小于第二子层中Si的掺杂浓度。第一AlGaN层的生长压力、第二AlGaN层的生长压力、第三AlGaN层的生长压力均小于GaN层的生长压力。第一子层的生长速率小于第二子层的生长速率，第一子层的生长温度小于第二子层的生长温度。第一子层的厚度大于第二子层的厚度。
具体地，第一AlGaN层中的Al含量可以沿发光二极管外延片的生长方向逐渐增加，也可以沿发光二极管外延片的生长方向逐渐减少。第二AlGaN层中的Al含量可以大于第三AlGaN层中的Al含量，也可以小于第三AlGaN层中的Al含量。
可选地，第一子层中的Al含量可以不大于第二子层中的Al含量的两倍。
可选地，第一子层中Si的掺杂浓度可以为第二子层中Si的掺杂浓度的0.2～0.5倍。
优选地，第一子层中Si的掺杂浓度可以为第二子层中Si的掺杂浓度的0.3～0.5倍。
可选地，第一AlGaN层的生长压力可以为50～150torr，第二AlGaN层的生长压力可以为50～150torr，第三AlGaN层的生长压力可以为50～150torr。
优选地，第一AlGaN层的生长压力可以为60～100torr，第二AlGaN层的生长压力可以为60～100torr，第三AlGaN层的生长压力可以为60～100torr。
可选地，GaN层的生长压力可以为200～350torr。
优选地，GaN层的生长压力可以为200～250torr。
可选地，第一子层的生长温度可以为1040～1060℃。
优选地，第一子层的生长温度可以为1050～1060℃。
可选地，第二子层的生长温度可以为1060～1090℃。
优选地，第二子层的生长温度可以为1060～1080℃。
可选地，第一子层的厚度可以为100～300埃。
优选地，第一子层的厚度可以为150～250埃。
可选地，第二子层的厚度可以为50～200埃。
优选地，第二子层的厚度可以为100～150埃。
可选地，第一子层的生长速率可以为第二子层的生长速率的0.4～0.8倍
优选地，第一子层的生长速率可以为第二子层的生长速率的0.5～0.6倍。
步骤205：在缺陷阻挡层上生长有源层。
在本实施例中，有源层可以包括交替生长的InGaN阱层和GaN垒层。其中，InGaN层的厚度可以为2～3nm，GaN层的厚度可以为8～11nm。InGaN层的层数可以为11～13层，GaN层的层数可以为11～13层。有源层的厚度可以为130～160nm。
具体地，生长有源层时，反应室压力控制在200torr。生长InGaN阱层时，反应室温度为760-780℃。生长GaN垒层时，反应室温度为860-890℃。
步骤206：在有源层上生长电子阻挡层。
在本实施例中，电子阻挡层可以为掺Mg的AlyGa1-yN，0.15≤y≤0.25，电子阻挡层的厚度可以为30-50nm。
具体地，生长电子阻挡层时，反应室温度为930-970℃，反应室压力控制在100torr。
步骤207：在电子阻挡层上生长P型层。
在本实施例中，P型层可以为掺Mg的GaN层，P型层的厚度可以为50-80nm。
具体地，生长P型层时，反应室温度为940-980℃，反应室压力控制在200-600torr。
步骤208：活化P型层。
具体地，该步骤208可以包括：
在氮气气氛下，持续处理P型层20～30min。
其中，反应室温度为650-750℃。需要说明的是，活化P型层主要是活化P型层中掺杂的Mg，使Mg活化后产生更多的空穴，避免由于不活化而导致欧姆接触差引起芯片亮度低和电压高的情况。
下面分别对第一样品和第二样品在相同的工艺条件下镀120nm的ITO(Indium Tin Oxides，氧化铟锡金属氧化物)层，130nm的Cr/Pt/Au电极和50nm的SiO2保护层，并分别将处理后的第一样品和第二样品研磨切割成457μm*889μm(18mi*35mil)的芯粒和305μm*635μm(12mi*25mil)的芯粒。其中，第一样品是采用传统生长方法得到的，第二样品是采用本实施例提供的发光二极管的生长方法得到的。
接着在处理后的第一样品和第二样品的相同位置各自挑选200颗晶粒，在相同的工艺条件下，封装成白光LED。采用积分球分别在驱动电流150mA和120mA条件下测试来自于第一样品的晶粒和来自于第二样品的晶粒的光电性能。
结果显示，两种来自于第二样品的晶粒与比来自于第一样品的晶粒相比，光强分别在150mA和120mA驱动电流下有明显提升，反向电压击穿能力明显升高，漏电也明显改善，这就说明此法生长的结构晶体质量较好，可以有效提高器件的寿命。
本发明实施例通过在N型层和有源层之间设置缺陷阻挡层，缺陷阻挡层包括依次层叠N型层上的第一子层和第二子层，第一子层包括交替层叠的第一AlGaN层和GaN层，利用Al材料的特性减少长晶的错位和裂缝，使后续生长的GaN完整性较好，对缺陷的延伸具有阻挡作用；同时第一AlGaN层中的Al含量沿LED外延片的生长方向逐渐变化，避免Al作为一种杂质影响GaN的结晶完整性；第二子层包括交替层叠的第二AlGaN层和第三AlGaN层，第二AlGaN层中的Al含量与第三AlGaN层中的Al含量不同，由于Al的能阶较高，因此可以阶梯式地提高能阶并增加阻抗，让电流能有效扩散。第一子层中Si的掺杂浓度小于第二子层中Si的掺杂浓度，更有利于电子的扩展，使电子更好的分布在有源层中。而且第一子层的厚度大于第二子层，对缺陷的延伸具有良好的阻断作用，有利于长晶。第一子层的生长温度小于第二子层的生长温度，与第一子层的生长速率小于第二子层的生长速率配合，也有利于后续的GaN结晶。另外，由于Al原子的半径比Ga原子的半径小，表面扩散长度很小，在生长过程中的寄生反应更严重，AlGaN层的生长压力小于GaN层的生长压力可以尽量减少TMAl与NH3之间强烈的寄生反应。
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，所述发光二极管外延片包括蓝宝石衬底、以及依次层叠在所述蓝宝石衬底上的低温缓冲层、高温缓冲层、N型层、有源层、电子阻挡层、P型层，其特征在于，所述发光二极管外延片还包括层叠在所述N型层和所述有源层之间的缺陷阻挡层，所述缺陷阻挡层包括依次层叠在所述N型层上的第一子层和第二子层，所述第一子层包括交替层叠的第一AlGaN层和GaN层，所述第二子层包括交替层叠的第二AlGaN层和第三AlGaN层；所述第一AlGaN层中的Al含量沿所述发光二极管外延片的生长方向逐渐变化，所述第二AlGaN层中的Al含量和所述第三AlGaN层中的Al含量均保持不变，且所述第二AlGaN层中的Al含量与所述第三AlGaN层中的Al含量不同，所述第二AlGaN层中的Al含量小于所述第一AlGaN层中的Al含量，所述第三AlGaN层中的Al含量小于所述第一AlGaN层中的Al含量；所述第一子层中和所述第二子层中均掺杂有Si，所述第一子层中Si的掺杂浓度小于所述第二子层中Si的掺杂浓度；所述第一AlGaN层的生长压力、所述第二AlGaN层的生长压力、所述第三AlGaN层的生长压力均小于所述GaN层的生长压力；所述第一子层的生长速率小于所述第二子层的生长速率，所述第一子层的生长温度小于所述第二子层的生长温度；所述第一子层的厚度大于所述第二子层的厚度。
2.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一子层中的Al含量不大于所述第二子层中的Al含量的两倍。
3.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一子层中Si的掺杂浓度为所述第二子层中Si的掺杂浓度的0.2～0.5倍。
4.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一AlGaN层的生长压力为50～150torr，所述第二AlGaN层的生长压力为50～150torr，所述第三AlGaN层的生长压力为50～150torr，所述GaN层的生长压力为200～350torr。
5.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一子层的生长温度为1040～1060℃，所述第二子层的生长温度为1060～1090℃。
6.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一子层的厚度为100～300埃，所述第二子层的厚度为50～200埃。
7.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一子层的生长速率为所述第二子层的生长速率的0.4～0.8倍。
8.一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：
在蓝宝石衬底上生长低温缓冲层；
在所述低温缓冲层上生长高温缓冲层；
在所述高温缓冲层上生长N型层；
在所述N型层上生长缺陷阻挡层；
在所述缺陷阻挡层上生长有源层；
在所述有源层上生长电子阻挡层；
在所述电子阻挡层上生长P型层；
其中，所述缺陷阻挡层包括依次层叠在所述N型层上的第一子层和第二子层，所述第一子层包括交替层叠的第一AlGaN层和GaN层，所述第二子层包括交替层叠的第二AlGaN层和第三AlGaN层；所述第一AlGaN层中的Al含量沿所述发光二极管外延片的生长方向逐渐变化，所述第二AlGaN层中的Al含量和所述第三AlGaN层中的Al含量均保持不变，且所述第二AlGaN层中的Al含量与所述第三AlGaN层中的Al含量不同，所述第二AlGaN层中的Al含量小于所述第一AlGaN层中的Al含量，所述第三AlGaN层中的Al含量小于所述第一AlGaN层中的Al含量；所述第一子层中和所述第二子层中均掺杂有Si，所述第一子层中Si的掺杂浓度小于所述第二子层中Si的掺杂浓度；所述第一AlGaN层的生长压力、所述第二AlGaN层的生长压力、所述第三AlGaN层的生长压力均小于所述GaN层的生长压力；所述第一子层的生长速率小于所述第二子层的生长速率，所述第一子层的生长温度小于所述第二子层的生长温度；所述第一子层的厚度大于所述第二子层的厚度。
9.根据权利要求8所述的生长方法，其特征在于，所述第一子层中的Al含量不大于所述第二子层中的Al含量的两倍。
10.根据权利要求8所述的生长方法，其特征在于，所述第一子层中Si的掺杂浓度为所述第二子层中Si的掺杂浓度的0.2～0.5倍。
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