一种适用于小间距显示屏的LED外延生长方法

摘要

本申请公开了一种适用于小间距显示屏的LED外延生长方法，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电子阻挡层和生长掺杂Mg的P型GaN层，降温冷却，其中生长多量子阱层依次包括掺Mg预处理、生长InGaN盖层、生长InGaN阱层、生长H2气氛InGaN：Si层、生长N2气氛InGaN：Mg层、生长H2和N2混合气氛InGaN：Mg/Si层、生长InGaN保护层和生长GaN垒层的步骤。本发明方法解决现有LED外延生长中存在的LED发光波长蓝移量较大的问题，同时提高LED的发光效率，降低工作电压，增强抗静电能力。

权利要求

1.一种适用于小间距显示屏的LED外延生长方法，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电子阻挡层和生长掺杂Mg的P型GaN层，降温冷却；所述生长多量子阱层依次包括：掺Mg预处理、生长InGaN盖层、生长InGaN阱层、生长H2气氛InGaN：Si层、生长N2气氛InGaN：Mg层、生长H2和N2混合气氛InGaN：Mg/Si层、生长InGaN保护层和生长GaN垒层，具体为：A、控制反应腔的温度为900‑950℃，反应腔压力为280‑350mbar，通入NH3、Cp2Mg、TMIn，关闭TMGa，做5‑9秒掺Mg预处理；

B、通入TMGa和TMIn，关掉Cp2Mg，生长12‑16秒InGaN盖层，InGaN盖层的生长厚度为1‑

2nm；

C、保持反应腔压力不变，降低反应腔温度至700‑750℃，通入流量为50000‑70000sccm的NH3、20‑40sccm的TMGa和10000‑15000sccm的TMIn，生长厚度为3nm的InGaN阱层；

D、保持反应腔压力不变，降低反应腔温度至600‑650℃，通入流量为50000‑70000sccm的NH3、160‑180sccm的TMGa、8000‑9000sccm的TMIn和200‑240sccm的SiH4以及H2，以生长速率V1生长厚度为0.5‑1nm的H2气氛InGaN：Si层；

E、保持反应腔压力不变及反应腔温度不变，通入流量为40000‑45000sccm的NH3、120‑

140sccm的TMGa、6000‑7000sccm的TMIn和180‑200sccm的Cp2Mg以及N2，以生长速率V2生长厚度为1.2‑1.5nm的N2气氛InGaN：Mg层；

F、保持反应腔压力不变，升高反应腔温度至750‑780℃，通入流量为36000‑40000sccm的NH3、80‑100sccm的TMGa、4000‑5000sccm的TMIn、140‑160sccm的Cp2Mg和120‑140sccm的SiH4以及H2和N2的混合气体，以生长速率V3生长厚度为1.6‑2nm的H2和N2混合气氛InGaN：Mg/Si层，其中，H2和N2的混合气体中H2比例为2.5％‑8％；

G、保持反应腔压力和温度不变，通入流量为30000‑32000sccm的NH3、60‑70sccm的TMGa和3000‑4000sccm的TMIn，以生长速率V4生长厚度为1nm的InGaN保护层，其中，V4

H、升高温度至800℃，保持反应腔压力300‑400mbar，通入流量为30000‑40000sccm的NH3、20‑60sccm的TMGa及100‑130L/min的N2，生长10nm的GaN垒层；

重复上述步骤A‑H，周期性依次进行掺Mg预处理、生长InGaN盖层、生长InGaN阱层、生长H2气氛InGaN：Si层、生长N2气氛InGaN：Mg层、生长H2和N2混合气氛InGaN：Mg/Si层、生长InGaN保护层和GaN垒层，周期数为2‑10个。

2.根据权利要求1所述的适用于小间距显示屏的LED外延生长方法，其特征在于，在

1000‑1100℃的温度下，通入100‑130L/min的H2，保持反应腔压力100‑300mbar，处理蓝宝石衬底5‑10min。

3.根据权利要求2所述的适用于小间距显示屏的LED外延生长方法，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300‑600mbar，通入流量为10000‑20000sccm的NH3、

50‑100sccm的TMGa及100‑130L/min的H2，在蓝宝石衬底上生长厚度为20‑40nm的低温缓冲层GaN；

升高温度到1000‑1100℃，保持反应腔压力300‑600mbar，通入流量为30000‑40000sccm的NH3和100‑130L/min的H2，保温300‑500s，将低温缓冲层GaN腐蚀成不规则岛形。

4.根据权利要求1所述的适用于小间距显示屏的LED外延生长方法，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300‑600mbar，通入流量为30000‑40000sccm的NH3、200‑400sccm的TMGa及100‑130L/min的H2，持续生长2‑4μm的不掺杂GaN层。

5.根据权利要求1所述的适用于小间距显示屏的LED外延生长方法，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300‑600mbar，保持温度1000‑1200℃，通入流量为30000‑60000sccm的NH3、200‑400sccm的TMGa、100‑130L/min的H2及20‑50sccm的SiH4，持续生长3‑4μm掺杂Si的N3

型GaN，其中，Si掺杂浓度5E18‑1E19atoms/cm。

6.根据权利要求1所述的适用于小间距显示屏的LED外延生长方法，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和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1E19‑3

1E20atoms/cm。

7.根据权利要求1所述的适用于小间距显示屏的LED外延生长方法，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400‑900mbar、温度950‑1000℃，通入流量为50000‑70000sccm的NH3、

20‑100sccm的TMGa、100‑130L/min的H2及1000‑3000sccm的Cp2Mg，持续生长50‑200nm的掺Mg3

的P型GaN层，其中，Mg掺杂浓度1E19‑1E20atoms/cm。

8.根据权利要求1所述的适用于小间距显示屏的LED外延生长方法，其特征在于，所述降温冷却的具体过程为：

降温至650‑680℃，保温20‑30min，关闭加热系统、关闭给气系统，随炉冷却。

说明书

一种适用于小间距显示屏的LED外延生长方法

技术领域

[0001] 本发明属于LED技术领域，具体涉及一种适用于小间距显示屏的LED外延生长方法。

背景技术

[0002] 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。LED作为一种高效、环保、绿色新型固态照明光源，已经被广泛应用于交通信号灯、
汽车灯、室内外照明、显示屏和小间距显示屏。

[0003] 小间距显示屏采用像素级的点控技术，实现对显示屏像素单位的亮度、色彩的还原性和统一性的状态管控。小间距显示屏要求在注入不同大小电流改变发光强度的过程
中，发光波长的变化幅度较小。

[0004] 目前传统的LED外延InGaN/GaN多量子阱层生长方法中，InGaN和GaN的晶格结构为纤锌矿结构，这种结构缺少变换对称性，在材料内部容易产生自发极化，同时InGaN阱层和
GaN垒层的晶格常数不匹配产生的应力导致出现压电极化现象。自发极化和压电极化的共
同作用致使量子阱内部存在很大的电场，导致量子阱的能带倾斜。随着注入电流的增大，量
子阱的自由载流子增加，量子阱中基态升高，从而使LED的发光波长向短波方向移动，即发
生蓝移。当小间距显示屏中注入不同大小电流改变发光强度时，LED发光波长的蓝移量会出
现较大差别，无法满足小间距显示屏的应用需要。

[0005] 因此，提供一种适用于小间距显示屏的LED外延生长方法，解决现有LED外延生长中存在的LED发光波长蓝移量较大的问题，以满足小间距显示屏的应用需要，是本技术领域
亟待解决的技术问题。

发明内容

[0006] 本发明通过采用新的多量子阱层生长方法来解决现有LED外延生长中存在的LED发光波长蓝移量较大的问题，同时提高LED的发光效率，降低工作电压，增强抗静电能力。

[0007] 本发明的适用于小间距显示屏的LED外延生长方法，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：掺Mg预处理、生
长InGaN盖层、生长InGaN阱层、生长H2气氛InGaN：Si层、生长N2气氛InGaN：Mg层、生长H2和N2
混合气氛InGaN：Mg/Si层、生长InGaN保护层和生长GaN垒层，具体为：

[0008] A、控制反应腔的温度为900‑950℃，反应腔压力为280‑350mbar，通入NH3、Cp2Mg、TMIn，关闭TMGa，做5‑9秒掺Mg预处理；

[0009] B、通入TMGa和TMIn，关掉Cp2Mg，生长12‑16秒InGaN盖层，InGaN盖层的生长厚度为1‑2nm；

[0010] C、保持反应腔压力不变，降低反应腔温度至700‑750℃，通入流量为50000‑70000sccm的NH3、20‑40sccm的TMGa和10000‑15000sccm的TMIn，生长厚度为3nm的InGaN阱
层；

[0011] D、保持反应腔压力不变，降低反应腔温度至600‑650℃，通入流量为50000‑70000sccm的NH3、160‑180sccm的TMGa、8000‑9000sccm的TMIn和200‑240sccm的SiH4以及H2，
以生长速率V1生长厚度为0.5‑1nm的H2气氛InGaN：Si层；

[0012] E、保持反应腔压力不变及反应腔温度不变，通入流量为40000‑45000sccm的NH3、120‑140sccm的TMGa、6000‑7000sccm的TMIn和180‑200sccm的Cp2Mg以及N2，以生长速率V2生
长厚度为1.2‑1.5nm的N2气氛InGaN：Mg层；

[0013] F、保持反应腔压力不变，升高反应腔温度至750‑780℃，通入流量为36000‑40000sccm的NH3、80‑100sccm的TMGa、4000‑5000sccm的TMIn、140‑160sccm的Cp2Mg和120‑
140sccm的SiH4以及H2和N2的混合气体，以生长速率V3生长厚度为1.6‑2nm的H2和N2混合气氛
InGaN：Mg/Si层，其中，H2和N2的混合气体中H2比例为2.5％‑8％；

[0014] G、保持反应腔压力和温度不变，通入流量为30000‑32000sccm的NH3、60‑70sccm的TMGa和3000‑4000sccm的TMIn，以生长速率V4生长厚度为1nm的InGaN保护层，其中，V4V2

[0015] H、升高温度至800℃，保持反应腔压力300‑400mbar，通入流量为30000‑40000sccm的NH3、20‑60sccm的TMGa及100‑130L/min的N2，生长10nm的GaN垒层；

[0016] 重复上述步骤A‑H，周期性依次进行掺Mg预处理、生长InGaN盖层、生长InGaN阱层、生长H2气氛InGaN：Si层、生长N2气氛InGaN：Mg层、生长H2和N2混合气氛InGaN：Mg/Si层、生长
InGaN保护层和GaN垒层，周期数为2‑10个。

[0017] 优选地，所述处理衬底的具体过程为：

[0018] 在1000‑1100℃的温度下，通入100‑130L/min的H2，保持反应腔压力100‑300mbar，处理蓝宝石衬底5‑10min。

[0019] 优选地，所述生长低温缓冲层GaN的具体过程为：

[0020] 降温至500‑600℃，保持反应腔压力300‑600mbar，通入流量为10000‑20000sccm的NH3、50‑100sccm的TMGa及100‑130L/min的H2，在蓝宝石衬底上生长厚度为20‑40nm的低温缓
冲层GaN；

[0021] 升高温度到1000‑1100℃，保持反应腔压力300‑600mbar，通入流量为30000‑40000sccm的NH3和100‑130L/min的H2，保温300‑500s，将低温缓冲层GaN腐蚀成不规则岛形。

[0022] 优选地，所述生长不掺杂GaN层的具体过程为：

[0023] 升高温度到1000‑1200℃，保持反应腔压力300‑600mbar，通入流量为30000‑40000sccm的NH3、200‑400sccm的TMGa及100‑130L/min的H2，持续生长2‑4μm的不掺杂GaN层。

[0024] 优选地，所述生长掺杂GaN层的具体过程为：

[0025] 保持反应腔压力300‑600mbar，保持温度1000‑1200℃，通入流量为30000‑60000sccm的NH3、200‑400sccm的TMGa、100‑130L/min的H2及20‑50sccm的SiH4，持续生长3‑4
3
μm掺杂Si的N型GaN，其中，Si掺杂浓度5E18‑1E19atoms/cm。

[0026] 优选地，所述生长AlGaN电子阻挡层的具体过程为：

[0027] 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和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
3
1E19‑1E20atoms/cm。

[0028] 优选地，所述生长掺Mg的P型GaN层的具体过程为：

[0029] 保持反应腔压力400‑900mbar、温度950‑1000℃，通入流量为50000‑70000sccm的NH3、20‑100sccm的TMGa、100‑130L/min的H2及1000‑3000sccm的Cp2Mg，持续生长50‑200nm的
3
掺Mg的P型GaN层，其中，Mg掺杂浓度1E19‑1E20atoms/cm。

[0030] 优选地，所述降温冷却的具体过程为：

[0031] 降温至650‑680℃，保温20‑30min，关闭加热系统、关闭给气系统，随炉冷却。

[0032] 相比于传统的生长方法，本发明中的适用于小间距显示屏的LED外延生长方法达到了如下效果：

[0033] 本发明的多量子阱层生长方法中通过在InGaN阱层和GaN垒层插入H2气氛InGaN：Si层、N2气氛InGaN：Mg层、H2和N2混合气氛InGaN：Mg/Si层和InGaN保护层，插入层的晶格常
数可以与InGaN阱层形成良好的匹配，可以有效缓解InGaN阱层和GaN垒层之间的晶格失配，
减少由于晶格失配而产生的压力，避免在压力作用下出现压电极化，减少内部电场，减少量
子阱中的能带倾斜，从而减少LED发光波长的蓝移量，满足小间距显示屏的应用需要。

[0034] 在插入层里增加n型掺杂剂Si和p型掺杂剂Mg，一方面可以适当的激活Mg的电离，可以提高空穴的迁移率，降低驱动电压，另一方面可以增加空穴浓度，提高空穴对发光层的
注入，增加器件的发光效率，使得器件的总体光效提到提升。

[0035] 在插入层的生长过程中采用H2和N2气氛处理，可使量子阱阱垒界面光滑，有利于提升量子阱有源区的光子性能，有利于提高LED的发光效率。在生长垒层之前先生长一层1nm
的InGaN保护层可以很好地保护发光量子阱，使其避免遭受H2刻蚀，从而提高量子阱的整体
晶体质量，提升器件的抗静电能力。

[0036] 插入层的生长速率依次降低，可以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，波长蓝移量更小。

[0037] 通过掺Mg预处理和生长InGaN盖层，改善量子阱的结晶质量降低位错密度，提高量子阱空穴浓度及其迁移率，为LED器件发光有源区提供更多的空穴‑电子对，提高复合几率，
提升亮度，从而改善LED器件的光电性能。

附图说明

[0038] 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：

[0039] 图1为本发明方法制备的LED外延的结构示意图；

[0040] 图2为现有传统方法制备的LED外延的结构示意图；

[0041] 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、InGaN盖层，52、InGaN阱层，53、H2气氛InGaN：Si
层，54、N2气氛InGaN：Mg层，55、H2和N2混合气氛InGaN：Mg/Si层，56、InGaN保护层，57、GaN垒
层。

具体实施方式

[0042] 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。

[0043] 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。

[0044] 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。

[0045] 实施例1

[0046] 本实施例采用本发明提供的适用于小间距显示屏的LED外延生长方法，采用MOCVD来生长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)：

[0047] 一种提升发光效率的LED多量子阱层生长方法，依次包括：处理蓝宝石衬底1、生长低温缓冲层GaN层2、生长不掺杂GaN层3、生长掺杂Si的N型GaN层4、生长多量子阱发光层5、
生长AlGaN电子阻挡层6和生长掺杂Mg的P型GaN层7，降温冷却；其中，

[0048] 步骤1：处理蓝宝石衬底1。

[0049] 具体地，所述步骤1，进一步为：

[0050] 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。

[0051] 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。

[0052] 具体地，所述步骤2，进一步为：

[0053] 在温度为500‑600℃，反应腔压力为300‑600mbar，通入10000‑20000sccm的NH3、50‑100sccm的TMGa和100‑130L/min的H2的条件下，在所述蓝宝石衬底上生长所述低温GaN
缓冲层2，所述低温GaN缓冲层2的厚度为20‑40nm；

[0054] 在温度为1000‑1100℃、反应腔压力为300‑600mbar，通入30000‑40000sccm的NH3和100‑130L/min的H2的条件下，在所述低温GaN缓冲层2上形成所述不规则小岛。

[0055] 步骤3：生长非掺杂GaN层3。

[0056] 具体地，所述步骤3，进一步为：

[0057] 在温度为1000‑1200℃，反应腔压力为300‑600mbar，通入30000‑40000sccm的NH3、200‑400sccm的TMGa和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。

[0058] 步骤4：生长Si掺杂的N型GaN层4。

[0059] 具体地，所述步骤4，进一步为：

[0060] 保持反应腔压力300‑600mbar，保持温度1000‑1200℃，通入流量为30000‑60000sccm的NH3、200‑400sccm的TMGa、100‑130L/min的H2及20‑50sccm的SiH4，持续生长3‑4
3
μm掺杂Si的N型GaN层4，其中，Si掺杂浓度5E18‑1E19atoms/cm。

[0061] 步骤5：生长多量子阱发光层5。

[0062] 所述生长多量子阱发光层5，进一步为：

[0063] A、控制反应腔的温度为900‑950℃，反应腔压力为280‑350mbar，通入NH3、Cp2Mg和TMIn，关闭TMGa，做5‑9秒掺Mg预处理；

[0064] B、通入TMGa和TMIn，关掉Cp2Mg，生长12‑16秒InGaN盖层，InGaN盖层51的生长厚度为1‑2nm；

[0065] C、保持反应腔压力不变，降低反应腔温度至700‑750℃，通入流量为50000‑70000sccm的NH3、20‑40sccm的TMGa和10000‑15000sccm的TMIn，生长厚度为3nm的InGaN阱
层52；

[0066] D、保持反应腔压力不变，降低反应腔温度至600‑650℃，通入流量为50000‑70000sccm的NH3、160‑180sccm的TMGa、8000‑9000sccm的TMIn和200‑240sccm的SiH4以及H2，
以生长速率V1生长厚度为0.5‑1nm的H2气氛InGaN：Si层53；

[0067] E、保持反应腔压力不变及反应腔温度不变，通入流量为40000‑45000sccm的NH3、120‑140sccm的TMGa、6000‑7000sccm的TMIn和180‑200sccm的Cp2Mg以及N2，以生长速率V2生
长厚度为1.2‑1.5nm的N2气氛InGaN：Mg层54；

[0068] F、保持反应腔压力不变，升高反应腔温度至750‑780℃，通入流量为36000‑40000sccm的NH3、80‑100sccm的TMGa、4000‑5000sccm的TMIn、140‑160sccm的Cp2Mg和120‑
140sccm的SiH4以及H2和N2的混合气体，以生长速率V3生长厚度为1.6‑2nm的H2和N2混合气氛
InGaN：Mg/Si层55，其中，H2和N2的混合气体中H2比例为2.5％‑8％；

[0069] G、保持反应腔压力和温度不变，通入流量为30000‑32000sccm的NH3、60‑70sccm的TMGa、3000‑4000sccm的TMIn，以生长速率V4生长厚度为1nm的InGaN保护层56，其中，V4V2

[0070] H、升高温度至800℃，保持反应腔压力300‑400mbar，通入流量为30000‑40000sccm的NH3、20‑60sccm的TMGa及100‑130L/min的N2，生长10nm的GaN垒层57；

[0071] 重复上述步骤A‑H，周期性依次进行掺Mg预处理、生长InGaN盖层51、生长InGaN阱层52、生长H2气氛InGaN：Si层53、生长N2气氛InGaN：Mg层54、生长H2和N2混合气氛InGaN：Mg/
Si层55、生长InGaN保护层56和GaN垒层57，周期数为2‑10个。

[0072] 具体地，所述步骤6，进一步为：

[0073] 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和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
3
1E19‑1E20atoms/cm。

[0074] 步骤7：生长Mg掺杂的P型GaN层7。

[0075] 具体地，所述步骤7，进一步为：

[0076] 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和1000‑3000sccm的Cp2Mg的条件下，生长厚度为50‑
3
200nm的Mg掺杂P型GaN层7，Mg掺杂浓度1E19‑1E20atoms/cm。

[0077] 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。

[0078] 实施例2

[0079] 以下提供对比实施例，即现有传统LED外延的生长方法。

[0080] 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。

[0081] 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。

[0082] 具体地，所述步骤2，进一步为：

[0083] 在温度为500‑600℃，反应腔压力为300‑600mbar，通入10000‑20000sccm的NH3、50‑100sccm的TMGa和100‑130L/min的H2的条件下，在所述蓝宝石衬底上生长所述低温GaN
缓冲层2，所述低温GaN缓冲层2的厚度为20‑40nm；

[0084] 在温度为1000‑1100℃、反应腔压力为300‑600mbar，通入30000‑40000sccm的NH3和100L/min‑130L/min的H2的条件下，在所述低温GaN缓冲层2上形成所述不规则小岛。

[0085] 步骤3：生长非掺杂GaN层3。

[0086] 具体地，所述步骤3，进一步为：

[0087] 在温度为1000‑1200℃，反应腔压力为300‑600mbar，通入30000‑40000sccm的NH3、200‑400sccm的TMGa和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。

[0088] 步骤4：生长Si掺杂的N型GaN层4。

[0089] 具体地，所述步骤4，进一步为：

[0090] 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和20‑50sccm的SiH4的条件下，生长Si掺杂的N型GaN
3
层4，所述N型GaN层4的厚度为3‑4μm，Si掺杂的浓度为5E18‑1E19atoms/cm。

[0091] 步骤5：生长InGaN/GaN多量子阱发光层5。

[0092] 具体地，所述生长多量子阱发光层，进一步为：

[0093] 保持反应腔压力300‑400mbar、保持温度720℃，通入流量为50000‑70000sccm的NH3、20‑40sccm的TMGa和10000‑15000sccm的TMIn，生长掺杂In的厚度为3nm的InGaN阱层
52；

[0094] 升高温度至800℃，保持反应腔压力300‑400mbar，通入流量为50000‑70000sccm的NH3、20‑100sccm的TMGa及100‑130L/min的N2，生长10nm的GaN垒层57；

[0095] 重复交替生长InGaN阱层52和GaN垒层57，得到InGaN/GaN多量子阱发光层，其中，InGaN阱层52和GaN垒层57的交替生长周期数为7‑13个。

[0096] 步骤6：生长AlGaN电子阻挡层6。

[0097] 具体地，所述步骤6，进一步为：

[0098] 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和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
3
1E19‑1E20atoms/cm。

[0099] 步骤7：生长Mg掺杂的P型GaN层7。

[0100] 具体地，所述步骤7，进一步为：

[0101] 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和1000‑3000sccm的Cp2Mg的条件下，生长厚度为50‑
3
200nm的Mg掺杂P型GaN层7，Mg掺杂浓度1E19‑1E20atoms/cm。

[0102] 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。

[0103] 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100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。

[0104] 表1样品1和样品2的电性参数比较结果

[0105]

[0106] 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)波长蓝移量更小，并且发光效率得到明显提升，工作更低，抗静电
能力更强，这是因为本专利技术方案在InGaN阱层和GaN垒层引入了Mg预处理、InGaN盖层、
InGaN阱层H2气氛InGaN：Si层、N2气氛InGaN：Mg层、H2和N2混合气氛InGaN：Mg/Si层以及
InGaN保护层。

[0107] 本发明中的适用于小间距显示屏的LED外延生长方法，跟传统的生长方法相比，达到了如下效果：

[0108] 本发明的多量子阱层生长方法中通过在InGaN阱层和GaN垒层插入H2气氛InGaN：Si层、N2气氛InGaN：Mg层、H2和N2混合气氛InGaN：Mg/Si层、InGaN保护层，插入层的晶格常数
可以与InGaN阱层形成良好的匹配，可以有效缓解InGaN阱层和GaN垒层之间的晶格失配，减
少由于晶格失配而产生的压力，避免在压力作用下出现压电极化，减少内部电场，减少量子
阱中的能带倾斜，从而减少LED发光波长的蓝移量，满足小间距显示屏的应用需要。

[0109] 在插入层里增加n型掺杂剂Si和p型掺杂剂Mg，一方面可以适当的激活Mg的电离，可以提高空穴的迁移率，降低驱动电压，另一方面可以增加空穴浓度，提高空穴对发光层的
注入，增加器件的发光效率，使得器件的总体光效提到提升。

[0110] 在插入层的生长过程中采用H2和N2气氛处理，可使量子阱阱垒界面光滑，有利于提升量子阱有源区的光子性能，有利于提高LED的发光效率。在生长垒层之前先生长一层1nm
的InGaN保护层可以很好地保护发光量子阱，使其避免遭受H2刻蚀，从而提高量子阱的整体
晶体质量，提升器件的抗静电能力。

[0111] 插入层的生长速率依次降低，可以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，波长蓝移量更小。

[0112] 通过掺Mg预处理和生长InGaN盖层，改善量子阱的结晶质量降低位错密度，提高量子阱空穴浓度及其迁移率，为LED器件发光有源区提供更多的空穴‑电子对，提高复合几率，
提升亮度，从而改善LED器件的光电性能。

[0113] 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。

[0114] 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。