一種發光二極管應力釋放層的外延生長方法與流程

本發明涉及發光二極管外延層生長的技術領域，更具體地，涉及一種發光二極管應力釋放層的外延生長方法。

背景技術：

發光二極管(Light Emitting Diode，簡稱LED)，是半導體二極管的一種，是一種可以把電能轉化成光能的設備。LED產品具有節能、環保、壽命長等優點而廣受人們喜愛。目前LED市場追求的是高亮度的LED產品，傳統的LED結構主要包括：基板、低溫緩沖層GaN、不摻雜Si的GaN層、摻雜Si的GaN層、發光層、摻雜Mg、Al的GaN層、高溫摻雜Mg的GaN、錫氧化銦(IndiumTinOxide，簡稱ITO)層、SiO₂保護層、P電極及N電極。

如圖1所示，為傳統的LED外延生長方法的流程示意圖，傳統的LED外延生長方法包括如下步驟：

步驟101、在1000-1100℃的的氫氣氣氛下，通入100L/min-130L/min的H₂，保持反應腔壓力100-300mbar(氣壓單位)，處理藍寶石襯底5-10分鐘；

步驟102、降溫至500-600℃下，保持反應腔壓力300-600mbar，通入流量為10000-20000sccm(sccm備注標準毫升每分鐘)的NH₃、50-100sccm的TMGa、100L/min-130L/min的H₂、在藍寶石襯底上生長厚度為20-40nm的低溫緩沖層GaN；

步驟103、升高溫度1000-1100℃下，保持反應腔壓力300-600mbar，通入流量為30000-40000sccm的NH₃、100L/min-130L/min的H₂、保持溫度穩定持續300-500秒，對低溫緩沖層GaN進行高溫退火處理；

步驟104、升高溫度到1000-1200℃，保持反應腔壓力300-600mbar，通入流量為30000-40000sccm(sccm備注標準毫升每分鐘)的NH₃、200-400sccm的TMGa及100-130L/min的H₂，持續生長2-4μm的不摻雜GaN層；

步驟105、保持反應腔壓力、溫度不變，通入流量為30000-60000sccm(sccm備注標準毫升每分鐘)的NH₃、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H2及20-50sccm的SiH₄，持續生長3-4μm第一摻雜Si的N型GaN層，其中，Si摻雜濃度5E18-1E19atoms/cm³(備注1E19代表10的19次方也就是10^19，以此類推)；

步驟106、保持反應腔壓力、溫度不變，通入流量為30000-60000sccm(sccm備注標準毫升每分鐘)的NH₃、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H₂、2-10sccm的SiH₄持續生長200-400nm第二摻雜Si的N型GaN層，其中，Si摻雜濃度5E17-1E18atoms/cm³；

步驟107、保持反應腔壓力300-400mbar、溫度750-850℃通入流量為30000-60000sccm(sccm備注標準毫升每分鐘)的NH₃、20-40sccm的TMGa、100-130L/min的N2及2-10sccm的SiH₄，持續生長50-100nm摻雜Si的nGaN層，其中，Si摻雜濃度1E18-5E18atoms/cm³；

步驟108、保持反應腔壓力300-400mbar、溫度700-750℃，通入流量為50000-70000sccm的NH₃、100-200sccm的TEGa、1500-2000sccm的TMIn、100-130L/min的N₂，生長摻雜In的2.5-3.5nmInxGa(1-x)N(x＝0.20-0.25)，發光波長450-455nm；接著升高溫度750-850℃，保持反應腔壓力300-400mbar通入流量為50000-70000sccm的NH₃、200-400sccm的TEGa、100-130L/min的N₂，生長8-15nm的GaN層；然后重復In_xGa_(1-x)N的生長，然后重復GaN的生長，交替生長In_xGa_(1-x)N/GaN發光層，控制周期數為7-15個；

步驟109、保持反應腔壓力200-400mbar、溫度900-950℃，通入流量為50000-70000sccm的NH₃、30-60sccm的TMGa、100-130L/min的H₂、100-130sccm的TMA1、1000-1300sccm的Cp₂Mg，持續生長50-100nm的P型AlGaN層，Al摻雜濃度1E20-3E20atoms/cm³，Mg摻雜濃度1E19-1E20atoms/cm³；

步驟110、保持反應腔壓力400-900mbar、溫度950-1000℃，通入流量為50000-70000sccm的NH₃、20-100sccm的TMGa、100-130L/min的H₂、1000-3000sccm的Cp₂Mg，持續生長50-200nm的摻鎂的P型GaN層，Mg摻雜濃度1E19-1E20atoms/cm³；

步驟111、最后降溫至650-680℃，保溫20-30min，接著關閉加熱系統、關閉給氣系統，隨爐冷卻。

如圖2所示，為通過傳統的LED外延生長方法制備得到的LED結構，傳統的LED結構包括如下結構：襯底201、低溫緩沖層GaN202、不摻雜GaN層203、第一摻雜Si的N型GaN層204、第二摻雜Si的N型GaN層205、nGaN層206、發光層207、P型AlGaN層208、摻鎂的P型GaN層209、ITO層210、SiO₂保護層211、P電極212及N電極213。

傳統的LED外延生長方法會導致N型GaN層和發光層之間存在很大的晶格失配，因為當在N型GaN層上生長另一種物質的單晶層(發光層)時，由于這兩種物質的晶格常數不同，會在生長界面附近產生應力，進而產生晶體缺陷-即失配位錯。專業上通常把這種由于襯底和外延層的晶格常數不同而產生的失配現象叫晶格失配。晶格失配導致發光層中的電子和空穴復合效率偏低，致使出現LED發光亮度不高、光效差等問題。

因此，提供一種能夠解決晶格失配以提高LED發光效率的LED的外延生長方法的方案是本領域亟待解決的問題。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明提供了一種發光二極管應力釋放層的外延生長方法，解決了現有技術中發光二極管外延層生長導致N型GaN層和發光層之間存在很大的晶格失配的問題。

為了解決上述技術問題，本發明提出一種發光二極管應力釋放層的外延生長方法，包括：處理襯底、生長低溫緩沖層GaN、在1000-1100℃的溫度條件下通入NH₃及H₂將所述低溫緩沖層GaN腐蝕成不規則的島狀、生長不摻雜的GaN層、生長第一摻雜Si的N型GaN層；生長第二摻雜Si的N型GaN層、生長第三摻雜Si的N型GaN層、生長第一應力釋放層、生長第二應力釋放層、生長nGaN層、生長發光層、生長P型AlGaN層、生長摻鎂的P型GaN層及降溫冷卻；其中，

生長第一應力釋放層，進一步為：

在750-850℃的溫度條件下，保持反應腔壓力為300-400mbar，通入流量為30000-60000sccm的NH₃、100-200sccm的TMGa、50-100sccm的TEGa、500-1000sccm的TMIn、100-130L/min的N₂及0.5-2sccm的SiH₄，生長96-180nm的第一應力釋放層；

生長第二應力釋放層，進一步為：

在750-850℃的溫度條件下，保持反應腔壓力為300-400mbar，通入流量為30000-60000sccm的NH₃、200-500sccm的TEGa、1500-2000sccm的TMIn、100-130L/min的N₂、0.5-1sccm的SiH₄，生長30-108nm的第二應力釋放層。

進一步地，其中，生長第一應力釋放層，進一步為：

在750-850℃的溫度條件下，保持反應腔壓力300-400mbar，通入流量為30000-60000sccm的NH₃、50-100sccm的TEGa、500-1000sccm的TMIn、100-130L/min的N₂及0.5-1sccm的SiH₄，生長2-3nm的第一nInGaN層，其中，In摻雜濃度為1E18-5E18atoms/cm³，Si摻雜濃度為1E17-5E17atoms/cm³；

在750-850℃的溫度條件下，保持反應腔壓力300-400mbar，通入流量為30000-60000sccm的NH₃、100-200sccm的TMGa、100-130L/min的N₂及1-2sccm的SiH₄，生長30-40nm的第一nGaN層，其中，Si摻雜濃度5E17-1E18atoms/cm³；

周期性生長所述第一nInGaN層及nGaN層得到第一應力釋放層，其中，生長周期為3-4。

進一步地，其中，生長第二應力釋放層，進一步為：

在750-850℃的溫度條件下，保持反應腔壓力300-400mbar，通入流量為30000-60000sccm的NH₃、200-500sccm的TEGa、1500-2000sccm的TMIn、100-130L/min的N₂及0.5-1sccm的SiH₄，生長1-4nm的第二nInGaN層，其中，In摻雜濃度為5E19-1E20atoms/cm³，Si摻雜濃度為1E17-5E17atoms/cm³；

在750-850℃的溫度條件下，保持反應腔壓力300-400mbar，通入流量為30000-60000sccm的NH₃、200-400sccm的TEGa、100-130L/min的N₂及0.05-1sccm的SiH₄，生長1-4nm的第二nGaN層，其中，Si摻雜濃度為1E17-5E17atoms/cm³；

周期性生長所述第二nInGaN層及第二nGaN層得到第二應力釋放層，其中，生長周期為15-18。

進一步地，其中，生長低溫緩沖層GaN，進一步為：

在500-600℃的溫度條件下，保持反應腔壓力為300-600mbar，通入流量為10000-20000sccm的NH₃、50-100sccm的TMGa及100L/min-130L/min的H₂，在所述襯底上生長厚度為20-40nm的低溫緩沖層GaN。

進一步地，其中，生長不摻雜的GaN層，進一步為：

在1000-1200℃的溫度條件下，保持反應腔壓力為300-600mbar，通入流量為30000-40000sccm的NH₃、200-400sccm的TMGa及100-130L/min的H₂，持續生長2-4μm的不摻雜的GaN層。

進一步地，其中，生長第一摻雜Si的N型GaN層，進一步為：

在1000-1200℃的溫度條件下，保持反應腔壓力為300-600mbar，通入流量為30000-60000sccm的NH₃、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H₂及20-50sccm的SiH₄，持續生長3-4μm第一摻雜Si的N型GaN，其中，Si摻雜濃度5E18-1E19atoms/cm³。

進一步地，其中，生長第二摻雜Si的N型GaN層，進一步為：

在1000-1200℃的溫度條件下，保持反應腔壓力為300-600mbar，通入流量為30000-60000sccm的NH₃、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H₂、2-10sccm的SiH₄，持續生長200-400nm第二摻雜Si的N型GaN，其中，Si摻雜濃度5E17-1E18atoms/cm³。

進一步地，其中，生長第三摻雜Si的N型GaN層，進一步為：

在750-850℃的溫度條件下，保持反應腔壓力為300-400mbar，通入流量為30000-60000sccm的NH₃、20-40sccm的TMGa、500-1000sccm的TMIn、100-130L/min的N₂及2-10sccm的SiH₄，持續生長50-100nm的第三摻雜Si的N型GaN層，其中，Si摻雜濃度1E18-5E18atoms/cm³。

進一步地，其中，生長nGaN層，進一步為：

在750-850℃的溫度條件下，保持反應腔壓力為300-400mbar，通入流量為30000-60000sccm的NH₃、200-400sccm的TEGa、100-130L/min的N₂及1-5sccm的SiH₄，持續生長5-10nm的nGaN層，其中，Si摻雜濃度1E18-3E18atoms/cm³。

進一步地，其中，生長發光層，進一步為：

在700-750℃的溫度條件下，保持反應腔壓力300-400mbar，通入流量為50000-70000sccm的NH₃、100-200sccm的TEGa、1500-2000sccm的TMIn及100-130L/min的N₂，生長摻雜In的2.5-3.5nm、發光波長為450-455nm的In_xGa_(1-x)N層(x＝0.20-0.25)；

升高溫度至750-850℃，保持反應腔壓力為300-400mbar，通入流量為50000-70000sccm的NH₃、200-400sccm的TEGa及100-130L/min的N₂，生長8-15nm的GaN層；

周期性交替生長In_xGa_(1-x)N層及GaN層，得到In_xGa_(1-x)N/GaN的發光層，其中，生長周期數為7-15。

與現有技術相比，本發明的發光二極管應力釋放層的外延生長方法，實現了如下的有益效果：

(1)本發明所述的發光二極管應力釋放層的外延生長方法，通過在發光二極管的N型GaN層和發光層之間生長應力釋放層，通過不同厚度、不同濃度的nGaN和nInGaN的組合，將nGaN的晶格逐步放大至InGaN的晶格，在此基礎上生長含InGaN材料的發光層，使得發光層的InGaN和GaN達到完全弛豫的狀態，從而消除了LED中晶格失配帶來的應力。

(2)本發明所述的發光二極管應力釋放層的外延生長方法，通過在發光二極管的N型GaN層和發光層之間生長應力釋放層，使得電子和空穴在K空間(k空間是尋常空間在傅利葉轉換下的對偶空間)的波函數重疊度增加，從而增加了單位時間內復合產生的光子數目，進而增強了發光二極管的發光強度和效率。

當然，實施本發明的任一產品必不特定需要同時達到以上所述的所有技術效果。

通過以下參照附圖對本發明的示例性實施例的詳細描述，本發明的其它特征及其優點將會變得清楚。

附圖說明

被結合在說明書中并構成說明書的一部分的附圖示出了本發明的實施例，并且連同其說明一起用于解釋本發明的原理。

圖1為傳統的LED外延生長方法的流程示意圖；

圖2為通過傳統的LED外延生長方法制備得到的LED結構示意圖；

圖3為本發明實施例1中所述發光二極管應力釋放層的外延生長方法的流程示意圖；

圖4為利用本發明實施例1所述的LED外延生長方法制備得到的LED結構示意圖；

圖5為本發明實施例2所述發光二極管應力釋放層的外延生長方法的流程示意圖。

具體實施方式

現在將參照附圖來詳細描述本發明的各種示例性實施例。應注意到：除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數字表達式和數值不限制本發明的范圍。

以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本發明及其應用或使用的任何限制。

對于相關領域普通技術人員已知的技術、方法和設備可能不作詳細討論，但在適當情況下，所述技術、方法和設備應當被視為說明書的一部分。

在這里示出和討論的所有例子中，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它例子可以具有不同的值。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步討論。

實施例1

如圖3所示，為本實施例中發光二極管應力釋放層的外延生長方法的流程示意圖。在本實施例中，運用MOCVD(金屬有機化合物化學氣相沉淀)來生長高亮度GaN基的LED外延片，采用高純H₂或高純N₂或高純H₂和高純N₂的混合氣體作為載氣，高純NH₃作為N源，金屬有機源三甲基鎵(TMGa)、三乙基鎵(TEGa)作為鎵源，三甲基銦(TMIn)作為銦源，N型摻雜劑為硅烷(SiH₄)，三甲基鋁(TMAl)作為鋁源，P型摻雜劑為二茂鎂(CP₂Mg)，襯底藍寶石襯底，反應壓力在70mbar到900mbar之間，具體生長方法步驟如下：

步驟301、在1000-1100℃的氫氣氣氛下，通入100L/min-130L/min的H₂，保持反應腔壓力為100-300mbar，處理藍寶石襯底5-10分鐘。

步驟302、生長低溫緩沖層GaN。

步驟303、在1000-1100℃的溫度條件下通入NH₃及H₂將所述低溫緩沖層GaN腐蝕成不規則的島狀。

步驟304、生長不摻雜的GaN層。

步驟305、生長第一摻雜Si的N型GaN層。

步驟306、生長第二摻雜Si的N型GaN層。

步驟307、生長第三摻雜Si的N型GaN層。

步驟308、生長第一應力釋放層：在750-850℃的溫度條件下，保持反應腔壓力為300-400mbar，通入流量為30000-60000sccm的NH₃、100-200sccm的TMGa、50-100sccm的TEGa、500-1000sccm的TMIn、100-130L/min的N₂及0.5-2sccm的SiH₄，生長96-180nm的第一應力釋放層(即SL1應力釋放層)。

步驟309、生長第二應力釋放層：在750-850℃的溫度條件下，保持反應腔壓力為300-400mbar，通入流量為30000-60000sccm的NH₃、200-500sccm的TEGa、1500-2000sccm的TMIn、100-130L/min的N₂、0.5-1sccm的SiH₄，生長30-108nm的第二應力釋放層(即SL2應力釋放層)。

步驟310、生長nGaN層。

步驟311、生長發光層。

步驟312、生長P型AlGaN層：在900-950℃的溫度條件下，保持反應腔壓力200-400mbar，通入流量為50000-70000sccm的NH₃、30-60sccm的TMGa、100-130L/min的H₂、100-130sccm的TMA1及1000-1300sccm的Cp₂Mg，持續生長50-100nm的P型AlGaN層，其中，Al摻雜濃度為1E20-3E20atoms/cm³，Mg摻雜濃度為1E19-1E20atoms/cm³。

步驟313、生長摻鎂的P型GaN層：在950-1000℃的溫度條件下，保持反應腔壓力400-900mbar，通入流量為50000-70000sccm的NH₃、20-100sccm的TMGa、100-130L/min的H₂及1000-3000sccm的Cp₂Mg，持續生長50-200nm的摻鎂的P型GaN層，其中，Mg摻雜濃度為1E19-1E20atoms/cm³。

步驟314、降溫冷卻：最后降溫至650-680℃，保溫20-30min，接著關閉加熱系統、關閉給氣系統，隨爐冷卻。

在本實施例的LED外延生長方法中，生長SL1應力釋放層及SL2應力釋放層，通過不同厚度、不同濃度的nGaN及nInGaN的組合，將nGaN的晶格逐步放大至InGaN的晶格，在此基礎上生長含InGaN的發光層，使得發光層的InGaN和GaN達到完全弛豫的狀態，晶格失配帶來的應力基本得到消除，電子和空穴在K空間的波函數重疊度增加，單位時間內復合產生的光子數目增加，進而使得發光強度和效率得到增強。

實施例2

如圖5所示，為本實施例所述發光二極管應力釋放層的外延生長方法的流程示意圖。本實施例在實施例1的基礎上說明了生長第一應力釋放層及第二應力釋放層的具體內容，本實施例所述的方法包括如下步驟：

步驟501、在1000-1100℃的氫氣氣氛下，通入100L/min-130L/min的H₂，保持反應腔壓力為100-300mbar，處理藍寶石襯底5-10分鐘。

步驟502、生長低溫緩沖層GaN，具體為：

在500-600℃的溫度條件下，保持反應腔壓力300-600mbar，通入流量為10000-20000sccm(sccm表示標準毫升每分鐘)的NH₃、50-100sccm的TMGa、100L/min-130L/min的H₂、在藍寶石襯底上生長厚度為20-40nm的低溫緩沖層GaN。

步驟503、在1000-1100℃的溫度條件下通入NH₃及H₂將所述低溫緩沖層GaN腐蝕成不規則的島狀。

步驟504、生長不摻雜的GaN層，具體為：

在1000-1200℃的溫度條件下，保持反應腔壓力為300-600mbar，通入流量為30000-40000sccm的NH₃、200-400sccm的TMGa及100-130L/min的H₂，持續生長2-4μm的不摻雜的GaN層。

步驟505、生長第一摻雜Si的N型GaN層，具體為：

在1000-1200℃的溫度條件下，保持反應腔壓力為300-600mbar，通入流量為30000-60000sccm的NH₃、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H₂及20-50sccm的SiH₄，持續生長3-4μm第一摻雜Si的N型GaN，其中，Si摻雜濃度5E18-1E19atoms/cm³。

步驟506、生長第二摻雜Si的N型GaN層，具體為：

在1000-1200℃的溫度條件下，保持反應腔壓力為300-600mbar，通入流量為30000-60000sccm的NH₃、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H₂、2-10sccm的SiH₄，持續生長200-400nm第二摻雜Si的N型GaN，其中，Si摻雜濃度5E17-1E18atoms/cm³。

步驟507、生長第三摻雜Si的N型GaN層，具體為：

在750-850℃的溫度條件下，保持反應腔壓力為300-400mbar，通入流量為30000-60000sccm的NH₃、20-40sccm的TMGa、500-1000sccm的TMIn、100-130L/min的N₂及2-10sccm的SiH₄，持續生長50-100nm的第三摻雜Si的N型GaN層，其中，Si摻雜濃度1E18-5E18atoms/cm³。

步驟508、生長第一應力釋放層：在750-850℃的溫度條件下，保持反應腔壓力為300-400mbar，通入流量為30000-60000sccm的NH₃、100-200sccm的TMGa、50-100sccm的TEGa、500-1000sccm的TMIn、100-130L/min的N₂及0.5-2sccm的SiH₄，生長96-180nm的第一應力釋放層(即SL1應力釋放層)。

生長第一應力釋放層，具體為：

在750-850℃的溫度條件下，保持反應腔壓力300-400mbar，通入流量為30000-60000sccm的NH₃、50-100sccm的TEGa、500-1000sccm的TMIn、100-130L/min的N₂及0.5-1sccm的SiH₄，生長2-3nm的第一nInGaN層，其中，In摻雜濃度為1E18-5E18atoms/cm³，Si摻雜濃度為1E17-5E17atoms/cm³；

在750-850℃的溫度條件下，保持反應腔壓力300-400mbar，通入流量為30000-60000sccm的NH₃、100-200sccm的TMGa、100-130L/min的N₂及1-2sccm的SiH₄，生長30-40nm的第一nGaN層，其中，Si摻雜濃度5E17-1E18atoms/cm³；

周期性生長所述第一nInGaN層及nGaN層得到第一應力釋放層，其中，生長周期為3-4，其中，第一nInGaN層及第一nGaN層的生長順序可以調換。

步驟509、生長第二應力釋放層，在750-850℃的溫度條件下，保持反應腔壓力為300-400mbar，通入流量為30000-60000sccm的NH₃、200-500sccm的TEGa、1500-2000sccm的TMIn、100-130L/min的N₂、0.5-1sccm的SiH₄，生長30-108nm的第二應力釋放層(即SL2應力釋放層)。

生長第二應力釋放層，具體為：

在750-850℃的溫度條件下，保持反應腔壓力300-400mbar，通入流量為30000-60000sccm的NH₃、200-500sccm的TEGa、1500-2000sccm的TMIn、100-130L/min的N₂及0.5-1sccm的SiH₄，生長1-4nm的第二nInGaN層，其中，In摻雜濃度為5E19-1E20atoms/cm³，Si摻雜濃度為1E17-5E17atoms/cm³；

在750-850℃的溫度條件下，保持反應腔壓力300-400mbar，通入流量為30000-60000sccm的NH₃、200-400sccm的TEGa、100-130L/min的N₂及0.05-1sccm的SiH₄，生長1-4nm的第二nGaN層，其中，Si摻雜濃度為1E17-5E17atoms/cm³；

周期性生長所述第二nInGaN層及第二nGaN層得到第二應力釋放層，其中，生長周期為15-18，其中，第二nInGaN層及第二nGaN層的生長順序可以調換。。

步驟510、生長nGaN層，具體為：

在750-850℃的溫度條件下，保持反應腔壓力為300-400mbar，通入流量為30000-60000sccm的NH₃、200-400sccm的TEGa、100-130L/min的N₂及1-5sccm的SiH₄，持續生長5-10nm的nGaN層，其中，Si摻雜濃度1E18-3E18atoms/cm³。

步驟511、生長發光層，具體為：

在700-750℃的溫度條件下，保持反應腔壓力300-400mbar，通入流量為50000-70000sccm的NH₃、100-200sccm的TEGa、1500-2000sccm的TMIn及100-130L/min的N₂，生長摻雜In的2.5-3.5nm、發光波長為450-455nm的In_xGa_(1-x)N層(x＝0.20-0.25)；

升高溫度至750-850℃，保持反應腔壓力為300-400mbar，通入流量為50000-70000sccm的NH₃、200-400sccm的TEGa及100-130L/min的N₂，生長8-15nm的GaN層；

周期性交替生長In_xGa_(1-x)N層及GaN層，得到In_xGa_(1-x)N/GaN的發光層，其中，生長周期數為7-15。

步驟512、生長P型AlGaN層：在900-950℃的溫度條件下，保持反應腔壓力200-400mbar，通入流量為50000-70000sccm的NH₃、30-60sccm的TMGa、100-130L/min的H₂、100-130sccm的TMAl及1000-1300sccm的Cp₂Mg，持續生長50-100nm的P型AlGaN層，其中，Al摻雜濃度為1E20-3E20atoms/cm³，Mg摻雜濃度為1E19-1E20atoms/cm³。

步驟513、生長摻鎂的P型GaN層：在950-1000℃的溫度條件下，保持反應腔壓力400-900mbar，通入流量為50000-70000sccm的NH₃、20-100sccm的TMGa、100-130L/min的H₂及1000-3000sccm的Cp₂Mg，持續生長50-200nm的摻鎂的P型GaN層，其中，Mg摻雜濃度為1E19-1E20atoms/cm³。

步驟514、降溫冷卻：最后降溫至650-680℃，保溫20-30min，接著關閉加熱系統、關閉給氣系統，隨爐冷卻。

通過本實施例所述的LED外延生長方法制備得到的LED結構如圖4所示，分別包括如下結構：襯底401、低溫緩沖層GaN402、不摻雜的GaN層403、摻雜Si的N型GaN層404、摻雜In、Si的GaN材料405、SL1層406(包括：第一nInGaN層461和第一nGaN層462)、SL2層407(包括：第二nInGaN層471和第二nGaN層472)、nGaN層408、發光層409(包括：In_xGa_(1-x)N層491及GaN層492)、P型AlGaN層410、摻鎂的P型GaN層411、ITO層412、SiO₂保護層413、P電極414及N電極415。

在本實施例中，將在LED的N型GaN層和發光層之間生長應力釋放層，通過In、Ga、Si、N元素的重新組合將應力釋放層設計為nInGaN/nGaN超晶格層，通過nGaN中摻雜不同的In將原本nGaN晶格逐步放大接近InGaN晶格。

在生長發光層InGaN/GaN超晶格時，生長InGaN層能獲得比較好晶體質量的InGaN核心發光層，InGaN核心發光層因為生長在應力釋放層基礎上，兩者晶格比較接近。InGaN核心發光層晶格不被拉扯，相對來說晶格原子不受應力排布整齊，晶體質量比較好，在nGaN核心發光層生長的GaN，因為厚度比較薄，約8-12nm，晶格完全弛豫晶格接近InGaN核心發光層，再此基礎上交替生長InGaN核心發光層和GaN層能獲得較好的發光層。

相反，如果nGaN基礎上沒有應力釋放層作為晶格過渡，nGaN因為高溫生長晶體質量比較好晶格排布整齊，再此基礎上生長InGaN核心發光層，InGaN核心發光層晶格大于nGaN材料，InGaN核心發光層受到很強力的應力，原子排列不整齊，再此基礎上生長的GaN也是排列不整齊，導致發光層晶體不高，位錯比較多，電子和空穴復合效率比較低，導致發光強度和效率相對較低。

實施例3

根據傳統的LED的生長方法制備得到樣品1；根據本專利描述的方法制備樣品2。樣品1和樣品2外延生長方法參數不同點在于摻雜Si的N型GaN層的生長條件不一樣：生長其它外延層生長條件完全一樣(具體參見考表1)。

樣品1和樣品2在相同的前工藝條件下鍍ITO層約150nm，相同的條件下鍍Cr/Pt/Au電極約1500nm，相同的條件下鍍SiO₂保護層約100nm，然后在相同的條件下將樣品研磨切割成635μm*635μm(25mil*25mil)的芯片顆粒。

然后在相同位置從樣品1和樣品2中各自挑選100顆晶粒，在相同的封裝工藝下，封裝成白光LED。然后采用積分球在驅動電流350mA條件下測試樣品1和樣品2的光電性能。測試結果詳情參見表2。

表1、傳統方法與本發明方法生長摻雜Si的N型GaN層的參數對比表

在表1中，樣品1采用傳統的方法生長摻雜Si的N型GaN層，包括：第一摻雜Si的N型GaN層及第二摻雜Si的N型GaN層。樣品2采用本發明的方法生長摻雜Si的N型GaN層，包括：第一摻雜Si的N型GaN層、第二摻雜Si的N型GaN層、第一應力釋放層、第二應力釋放層及nGaN層。

表2、樣品1與樣品2的產品電性參數測試結果比較表

根據表2的數據分析結論：將積分球獲得的數據進行分析對比，對應表2本發明的LED光效從132.02Lm/w提升至143.59Lm/w，其他參數相差不大；說明本發明設計的外延生長方法提高LED發光強度和效率的可行性。

通過以上各個實施例可知，本發明的發光二極管應力釋放層的外延生長方法，存在的有益效果是：

(1)本發明所述的發光二極管應力釋放層的外延生長方法，通過在發光二極管的N型GaN層和發光層之間生長應力釋放層，通過不同厚度、不同濃度的nGaN和nInGaN的組合，將nGaN的晶格逐步放大至InGaN的晶格，在此基礎上生長含InGaN材料的發光層，使得發光層的InGaN和GaN達到完全弛豫的狀態，從而消除了LED中晶格失配帶來的應力。

(2)本發明所述的發光二極管應力釋放層的外延生長方法，通過在發光二極管的N型GaN層和發光層之間生長應力釋放層，使得電子和空穴在K空間(k空間是尋常空間在傅利葉轉換下的對偶空間)的波函數重疊度增加，從而增加了單位時間內復合產生的光子數目，進而增強了發光二極管的發光強度和效率。

本領域內的技術人員應明白，本發明的實施例可提供為方法、裝置、或計算機程序產品。因此，本發明可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本發明可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(包括但不限于磁盤存儲器、CD-ROM、光學存儲器等)上實施的計算機程序產品的形式。

雖然已經通過例子對本發明的一些特定實施例進行了詳細說明，但是本領域的技術人員應該理解，以上例子僅是為了進行說明，而不是為了限制本發明的范圍。本領域的技術人員應該理解，可在不脫離本發明的范圍和精神的情況下，對以上實施例進行修改。本發明的范圍由所附權利要求來限定。