本發(fā)明涉及發(fā)光二極管襯底外延生長的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于AlN模板的發(fā)光二極管襯底外延生長的方法。

背景技術(shù)：

發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，簡稱LED)，是半導(dǎo)體二極管的一種，是一種可以把電能轉(zhuǎn)化成光能的設(shè)備。LED產(chǎn)品具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長等優(yōu)點(diǎn)而廣受人們喜愛。目前LED市場追求的是高亮度的LED產(chǎn)品，傳統(tǒng)的LED結(jié)構(gòu)主要包括：基板襯底、低溫緩沖層GaN、不摻雜Si的GaN層、摻雜Si的GaN層、發(fā)光層、摻雜Mg、Al的GaN層、高溫?fù)诫sMg的GaN、錫氧化銦(IndiumTinOxide，簡稱ITO)層、SiO₂保護(hù)層、P電極及N電極。

現(xiàn)有的LED外延生成過程中，都采用藍(lán)寶石PSS襯底生長外延層。但是PSS襯底生長外延層會造成在外延層中存在很大密度的缺陷，使得制備的外延片波長命中率低、外延片晶體質(zhì)量輕、發(fā)光層的晶體質(zhì)量差，P層的摻雜效率降低，空穴的遷移率降低；導(dǎo)致制備得到LED出現(xiàn)亮度下降、光效降低、反向電壓降低、抗靜電能力差等問題。

如圖1及圖2所示，圖1為現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)LED襯底外延生長方法的流程示意圖；圖2為利用現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)光二極管襯底外延生長方法的制備得到傳統(tǒng)LED的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，傳統(tǒng)LED襯底外延生長方法包括如下步驟：

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

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

步驟103、將低溫緩沖層GaN腐蝕成不規(guī)則島狀：升高溫度至1000-1100℃，保持反應(yīng)腔壓力為300-600mbar，通入流量為30000-40000sccm的NH₃、100L/min-130L/min的H₂、保持溫度穩(wěn)定持續(xù)300-500s低溫將GaN腐蝕成不規(guī)則島狀。

步驟104、生長不摻雜的U型GaN層：升高溫度到1000-1200℃，保持反應(yīng)腔壓力300-600mbar，通入流量為30000-40000sccm(sccm備注標(biāo)準(zhǔn)毫升每分鐘)的NH₃、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H₂、持續(xù)生長2-4μm的不摻雜GaN。

步驟105、生長第一摻雜Si的N型GaN層：保持反應(yīng)腔壓力、溫度不變，通入流量為30000-60000sccm(sccm備注標(biāo)準(zhǔn)毫升每分鐘)的NH₃、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H₂、20-50sccm的SiH₄持續(xù)生長3-4μm的第一摻雜Si的N型GaN層，Si摻雜濃度5E18-1E19atom/cm³(備注1E19代表10的19次方也就是10^∧19，以此類推)。

步驟106、生長第二摻雜Si的N型GaN層：保持反應(yīng)腔壓力、溫度不變，通入流量為30000-60000sccm(sccm備注標(biāo)準(zhǔn)毫升每分鐘)的NH₃、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H₂、2-10sccm的SiH₄持續(xù)生長200-400nm的第二摻雜Si的N型GaN，Si摻雜濃度5E17-1E18atom/cm³。

步驟107、生長發(fā)光層中摻雜Si的N型GaN層：保持反應(yīng)腔壓力300-400mbar、溫度750-850℃通入流量為30000-60000sccm(sccm備注標(biāo)準(zhǔn)毫升每分鐘)的NH₃、20-40sccm的TMGa、100-130L/min的N₂、2-10sccm的SiH₄持續(xù)生長50-100nm摻雜Si的N型GaN層，Si摻雜濃度1E18-5E18atom/cm³。

步驟108、生長發(fā)光層中的In_xGa_（1-x)N/GaN層：保持反應(yīng)腔壓力300-400mbar、溫度700-750℃，通入流量為50000-70000sccm的NH₃、20-40sccm的TMGa、1500-2000sccm的TMIn、100-130L/min的N₂，生長摻雜In的2.5-3.5nmIn_xGa_(1-x)N(x＝0.20-0.25)，發(fā)光波長450-455nm；接著升高溫度750-850℃，保持反應(yīng)腔壓力300-400mbar通入流量為50000-70000sccm的NH₃、20-100sccm的TMGa、100-130L/min的N₂，生長8-15nmGaN層；然后重復(fù)In_xGa_(1-x)N的生長，然后重復(fù)GaN的生長，交替生長In_xGa_(1-x)N/GaN發(fā)光層，控制周期數(shù)為7-15個(gè)。

步驟109、生長P型AlGaN層：保持反應(yīng)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TMAl、1000-1300sccm的Cp₂Mg，持續(xù)生長50-100nm的P型AlGaN層，Al摻雜濃度1E20-3E20atom/cm³，Mg摻雜濃度1E19-1E20atom/cm³。

步驟110、生長摻鎂的P型GaN層：保持反應(yīng)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(xù)生長50-200nm的摻鎂的P型GaN層，Mg摻雜濃度1E19-1E20atom/cm³

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

如圖2所示，傳統(tǒng)利用現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)光二極管襯底外延生長方法的制備得到傳統(tǒng)LED，由下至上包括如下結(jié)構(gòu)：基板201、為低溫緩沖層GaN層202、U型GaN層203、N型GaN層204、N電極205、發(fā)光層206(包括GaN層261和In_xGa_(1-x)N層262)、摻雜Mg、Al的P型AlGaN層207、高溫?fù)诫sMg的P型GaN層208、ITO層209、SiO₂保護(hù)層210及P電極211。

因此，提供一種外延片波長命中率高、光效好、亮度高、電壓低，反向電壓高、抗靜電能力強(qiáng)的LED襯底外延生長方法是本領(lǐng)域亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于AlN模板的發(fā)光二極管襯底外延生長的方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中LED的外延片波長命中率低、光效差、亮度低、電壓高，反向電壓低、抗靜電能力差的技術(shù)問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種基于AlN模板的發(fā)光二極管襯底外延生長的方法，包括：處理襯底、生長Al_xGa_（1-x)N層、生長Al_yGa_（1-y)N層、生長Si_vAl_zGa_(1-z-v)N層、生長摻雜Si的N型GaN層、生長In_x1Ga_(1-x1)N/GaN發(fā)光層，其中，x1＝0.20-0.25，生長P型AlGaN層、生長摻鎂的P型GaN層、降溫冷卻；其中，

生長Al_xGa_(1-x)N層，進(jìn)一步為：

保持反應(yīng)腔壓力為100-300mbar、溫度為900-1000℃，同時(shí)通入流量為30000-40000sccm的NH₃、100-130L/min的N₂、50-100sccm的TMGa及100-200sccm的TMAl的條件下，生長500-800nm的Al_xGa_(1-x)N層(x取值范圍：0.10-0.15)；

生長Al_yGa_(1-y)N層，進(jìn)一步為：

保持反應(yīng)腔壓力為100-300mbar、溫度為1000-1200℃，同時(shí)通入流量為30000-50000sccm的NH₃、100-130L/min的N₂、100-200sccm的TMGa及50-100sccm的TMAl的條件下，生長500-800nm的Al_yGa_(1-y)N層(y取值范圍：0.05-0.10)；

生長Si_vAl_zGa_(1-z-v)N層，進(jìn)一步為：

保持反應(yīng)腔壓力為300-600mbar、溫度為1000-1200℃，同時(shí)通入流量為30000-60000sccm的NH₃、100-130L/min的H₂、200-300sccm的TMGa、50-100sccm的TMAl及5-10sccm的SiH₄的條件下，生長500-800nm的Si_vAl_zGa_(1-z-v)N層(z取值范圍：0.03-0.05；v的取值范圍為：0.005-0.01)，Si的摻雜濃度5E17-5E18atom/cm³。

進(jìn)一步地，其中，處理襯底，進(jìn)一步為：

向放置有襯底的金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)的反應(yīng)腔內(nèi)，同時(shí)通入流量為10000-20000sccm的NH₃、100-130L/min的H₂，升高溫度至900-1000℃，在反應(yīng)腔壓力為100-200mbar的條件下，處理所述襯底。

進(jìn)一步地，其中，生長摻雜Si的N型GaN層，進(jìn)一步為：通入NH3、TMGa、H₂及SiH₄持續(xù)生長摻雜Si的N型GaN層。

進(jìn)一步地，其中，生長摻雜Si的N型GaN層，進(jìn)一步為：

保持反應(yīng)腔壓力為300-600mbar、溫度為1000-1200℃，通入流量為30000-60000sccm的NH3、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H₂、20-50sccm的SiH₄持續(xù)生長3-4μm的摻雜Si的N型GaN層，其中，Si摻雜濃度5E18-1E19atom/cm³。

進(jìn)一步地，其中，生長摻雜Si的N型GaN層，進(jìn)一步為：

保持反應(yīng)腔壓力為300-600mbar、溫度為1000-1200℃，通入流量為30000-60000sccm的NH3、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H₂、20-50sccm的SiH₄持續(xù)生長3-4μm的第一摻雜Si的N型GaN層，其中，Si摻雜濃度5E18-1E19atom/cm³；

保持反應(yīng)腔壓力為300-600mbar、溫度為1000-1200℃，通入流量為30000-60000sccm的NH₃、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H₂、2-10sccm的SiH₄持續(xù)生長200-400nm的第二摻雜Si的N型GaN層，其中，Si摻雜濃度5E17-1E18atom/cm³。

進(jìn)一步地，其中，生長摻雜Si的N型GaN層，進(jìn)一步為：

保持反應(yīng)腔壓力為300-600mbar、溫度為1000-1200℃，通入流量為30000-60000sccm的NH3、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H₂、20-50sccm的SiH₄持續(xù)生長3-4μm的第一摻雜Si的N型GaN層，其中，Si摻雜濃度5E18-1E19atom/cm³；

保持反應(yīng)腔壓力為300-600mbar、溫度為1000-1200℃，通入流量為30000-60000sccm的NH₃、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H₂、2-10sccm的SiH₄持續(xù)生長200-400nm的第二摻雜Si的N型GaN層，其中，Si摻雜濃度5E17-1E18atom/cm³；

保持反應(yīng)腔壓力為300-400mbar、溫度為750-850℃，通入流量為30000-60000sccm的NH₃、20-40sccm的TMGa、100-130L/min的N₂、2-10sccm的SiH₄持續(xù)生長50-100nm的第三摻雜Si的N型GaN層，Si摻雜濃度1E18-5E18atom/cm³。

進(jìn)一步地，其中，生長In_x1Ga_(1-x1)N/GaN發(fā)光層，進(jìn)一步為：

保持反應(yīng)腔壓力為300-400mbar、溫度為700-750℃，通入流量為50000-70000sccm的NH₃、20-40sccm的TMGa、1500-2000sccm的TMIn及100-130L/min的N₂的條件下，生長2.5-3.5nm摻雜In的In_x1Ga_(1-x1)N層，其中，x1＝0.20-0.25，發(fā)光波長為450-455nm；

升高溫度至750-850℃，保持反應(yīng)腔壓力為300-400mbar，通入流量為50000-70000sccm的NH₃、20-100sccm的TMGa及100-130L/min的N₂的條件下，生長8-15nm的發(fā)光GaN層；重復(fù)交替生長In_x1Ga_(1-x1)N層和發(fā)光GaN層，得到In_x1Ga_（1-x1)N/GaN發(fā)光層，其中，In_x1Ga_(1-x1)N層和發(fā)光GaN層的交替生長周期數(shù)為7-15。

進(jìn)一步地，其中，生長P型AlGaN層，進(jìn)一步為：

保持反應(yīng)腔壓力為200-400mbar、溫度為900-950℃，通入流量為50000-70000sccm的NH₃、30-60sccm的TMGa、100-130L/min的H₂、100-130sccm的TMAl、1000-1300sccm的Cp₂Mg，持續(xù)生長50-100nm的P型AlGaN層，其中，Al摻雜濃度1E20-3E20atom/cm³，Mg摻雜濃度1E19-1E20atom/cm³。

進(jìn)一步地，其中，生長摻鎂的P型GaN層，進(jìn)一步為：

保持反應(yīng)腔壓力為400-900mbar、溫度為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(xù)生長50-200nm的摻鎂的P型GaN層，其中，Mg摻雜濃度1E19-1E20atom/cm³。

進(jìn)一步地，其中，降溫冷卻，進(jìn)一步為：

降溫至650-680℃后，保溫20-30min，關(guān)閉加熱系統(tǒng)、關(guān)閉給氣系統(tǒng)，隨爐冷卻得到基于AlN模板的發(fā)光二極管。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的基于AlN模板的發(fā)光二極管襯底外延生長的方法，實(shí)現(xiàn)了如下的有益效果：

(1)本發(fā)明所述的基于AlN模板的發(fā)光二極管襯底外延生長的方法，通過濺射原理在LED的襯底上濺射AlN模板，利用AlN模板取代傳統(tǒng)LED的低溫GaN層，只需要直接在AlN模板上實(shí)現(xiàn)高溫NGaN的生長，不需要像傳統(tǒng)LED的低溫GaN層以及將低溫GaN層腐蝕成島狀，使得外延生長簡單化，提升了LED的生產(chǎn)效率。

(2)本發(fā)明所述的基于AlN模板的發(fā)光二極管襯底外延生長的方法，在AlN模板上生長AlGaN層和nAlGaN層，很好地解決了從AlN模板到N型GaN層的過渡，解決了在AlN模板上直接生長GaN生長工藝復(fù)雜，生長得到的U型GaN和N型GaN翹曲度極大的問題。

(3)本發(fā)明所述的基于AlN模板的發(fā)光二極管襯底外延生長的方法，使得LED中外延片波長命中率提高、外延片晶體質(zhì)量提升、發(fā)光層的晶體質(zhì)量變好、P型GaN層的摻雜效率提高、空穴的遷移率提升、波長命中率提高提升了LED的亮度和光效，P型GaN層的空穴遷移率提升，使得電壓會下降；晶體質(zhì)量的提升，使得反向電壓增加、抗靜電能力得到提升，整體提升了LED的發(fā)光效率。

當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品必不特定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有技術(shù)效果。

通過以下參照附圖對本發(fā)明的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征及其優(yōu)點(diǎn)將會變得清楚。

附圖說明

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

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)LED襯底外延生長方法的流程示意圖；

圖2為利用現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)光二極管襯底外延生長方法的制備得到傳統(tǒng)LED的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1所述基于AlN模板的發(fā)光二極管襯底外延生長的方法的流程示意圖；

圖4為利用本發(fā)明實(shí)施例1中所述基于AlN模板的發(fā)光二極管襯底外延生長的方法制備得到LED的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例2所述基于AlN模板的發(fā)光二極管襯底外延生長的方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參照附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例。應(yīng)注意到：除非另外具體說明，否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本發(fā)明的范圍。

以下對至少一個(gè)示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說明性的，決不作為對本發(fā)明及其應(yīng)用或使用的任何限制。

對于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)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(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實(shí)施例的其它例子可以具有不同的值。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步討論。

實(shí)施例1

如圖3所示，為本實(shí)施例所述基于AlN模板的發(fā)光二極管襯底外延生長的方法的流程示意圖，本實(shí)施例所述的方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中制備LED的方法使得制備的外延片波長命中率低、外延片晶體質(zhì)量輕、發(fā)光層的晶體質(zhì)量差，P層的摻雜效率降低，空穴的遷移率降低；導(dǎo)致制備得到LED出現(xiàn)亮度下降、光效降低、反向電壓降低、抗靜電能力差等問題。

在本實(shí)施例中，運(yùn)用MOCVD(金屬有機(jī)化合物化學(xué)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(jī)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(lán)寶石襯底，反應(yīng)壓力在70mbar到900mbar之間，具體包括如下步驟：

步驟301、處理藍(lán)寶石襯底。

步驟302、生長Al_xGa_(1-x)N層，進(jìn)一步為：

保持反應(yīng)腔壓力為100-300mbar、溫度為900-1000℃，同時(shí)通入流量為30000-40000sccm的NH₃、100-130L/min的N₂、50-100sccm的TMGa及100-200sccm的TMAl的條件下，生長500-800nm的Al_xGa_（1-x)N層(x取值范圍：0.10-0.15)。

步驟303、生長Al_yGa_(1-y)N層，進(jìn)一步為：

保持反應(yīng)腔壓力為100-300mbar、溫度為1000-1200℃，同時(shí)通入流量為30000-50000sccm的NH₃、100-130L/min的N₂、100-200sccm的TMGa及50-100sccm的TMAl的條件下，生長500-800nm的Al_yGa_（1-y)N層(y取值范圍：0.05-0.10)。

步驟304、生長Si_vAl_zGa_(1-z-v)N層，進(jìn)一步為：

保持反應(yīng)腔壓力為300-600mbar、溫度為1000-1200℃，同時(shí)通入流量為30000-60000sccm的NH₃、100-130L/min的H₂、200-300sccm的TMGa、50-100sccm的TMAl及5-10sccm的SiH₄的條件下，生長500-800nm的Si_vAl_zGa_（1-z-v)N層(z取值范圍：0.03-0.05；v的取值范圍為：0.005-0.01)，Si的摻雜濃度5E17-5E18atom/cm³。

步驟305、生長摻雜Si的N型GaN層。

步驟306、生長In_x1Ga_（1-x1)N/GaN發(fā)光層，其中，x1＝0.20-0.25。

步驟307、生長P型AlGaN層。

步驟308、生長摻鎂的P型GaN層。

步驟309、降溫冷卻。

在LED制造過程中，在AlN層上直接生長GaN層的生長工藝十分復(fù)雜，生長完的U型GaN層和N型GaN層之間的翹曲度也很大，需要通過非常嚴(yán)格的控制才能生長出質(zhì)量比較好的GaN層，同時(shí)波長命中率偏低，無法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)化，本實(shí)施例在AlN模板上生長AlGaN層和nAlGaN層，就很好地避免這些問題，將生長工藝參數(shù)調(diào)節(jié)達(dá)到很寬的范圍，提高了外延片波長命中率，提升了外延片晶體質(zhì)量，從而提升了LED的制備工藝。

如圖4所示，為利用本實(shí)施例所述基于AlN模板的發(fā)光二極管襯底外延生長的方法制備得到LED的結(jié)構(gòu)示意圖，該LED包括如下結(jié)構(gòu)：襯底401、Al_xGa_(1-x)N層402、Al_yGa_(1-y)N層403、Si_vAl_zGa_（1-z-v)N層404、摻雜Si的N型GaN層405、In_x1Ga_(1-x1)N/GaN發(fā)光層406、P型AlGaN層407、摻鎂的P型GaN層408、ITO層409、SiO₂保護(hù)層410、N電極411及P電極412。

實(shí)施例2

如圖3-5所示，圖5為本實(shí)施例所述基于AlN模板的發(fā)光二極管襯底外延生長的方法的流程示意圖，在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，描述了基于AlN模板整體生長發(fā)光二極管外延層的具體內(nèi)容。本實(shí)施例所述基于AlN模板的發(fā)光二極管襯底外延生長的方法，包括如下步驟：

步驟501、處理藍(lán)寶石襯底：向放置有襯底的金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)的反應(yīng)腔內(nèi)，同時(shí)通入流量為10000-20000sccm的NH₃、100-130L/min的H₂，升高溫度至900-1000℃，在反應(yīng)腔壓力為100-200mbar的條件下，處理所述襯底300s-600s。

步驟502、生長Al_xGa_(1-x)N層，進(jìn)一步為：

保持反應(yīng)腔壓力為100-300mbar、溫度為900-1000℃，同時(shí)通入流量為30000-40000sccm的NH₃、100-130L/min的N₂、50-100sccm的TMGa及100-200sccm的TMAl的條件下，生長500-800nm的Al_xGa_(1-x)N層(x取值范圍：0.10-0.15)。

步驟503、生長Al_yGa_（1-y)N層，進(jìn)一步為：

保持反應(yīng)腔壓力為100-300mbar、溫度為1000-1200℃，同時(shí)通入流量為30000-50000sccm的NH₃、100-130L/min的N₂、100-200sccm的TMGa及50-100sccm的TMAl的條件下，生長500-800nm的Al_yGa_(1-y)N層(y取值范圍：0.05-0.10)。

步驟504、生長Si_vAl_zGa_（1-z-v)N層，進(jìn)一步為：

保持反應(yīng)腔壓力為300-600mbar、溫度為1000-1200℃，同時(shí)通入流量為30000-60000sccm的NH₃、100-130L/min的H₂、200-300sccm的TMGa、50-100sccm的TMAl及5-10sccm的SiH₄的條件下，生長500-800nm的Si_vAl_zGa_(1-z-v)N層(z取值范圍：0.03-0.05；v的取值范圍為：0.005-0.01)，Si的摻雜濃度5E17-5E18atom/cm³。

步驟505、保持反應(yīng)腔壓力為300-600mbar、溫度為1000-1200℃，通入流量為30000-60000sccm的NH3、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H₂、20-50sccm的SiH₄持續(xù)生長3-4μm的第一摻雜Si的N型GaN層，其中，Si摻雜濃度5E18-1E19atom/cm³。

步驟506、保持反應(yīng)腔壓力為300-600mbar、溫度為1000-1200℃，通入流量為30000-60000sccm的NH₃、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H₂、2-10sccm的SiH₄持續(xù)生長200-400nm的第二摻雜Si的N型GaN層，其中，Si摻雜濃度5E17-1E18atom/cm³。

步驟507、保持反應(yīng)腔壓力為300-400mbar、溫度為750-850℃，通入流量為30000-60000sccm的NH₃、20-40sccm的TMGa、100-130L/min的N₂、2-10sccm的SiH₄持續(xù)生長50-100nm的第三摻雜Si的N型GaN層，Si摻雜濃度1E18-5E18atom/cm³。

步驟508、生長In_x1Ga_（1-x1)N/GaN發(fā)光層，其中，x1＝0.20-0.25。具體步驟包括：保持反應(yīng)腔壓力為300-400mbar、溫度為700-750℃，通入流量為50000-70000sccm的NH₃、20-40sccm的TMGa、1500-2000sccm的TMIn及100-130L/min的N₂的條件下，生長2.5-3.5nm摻雜In的In_x1Ga_（1-x1）N層，其中，x1＝0.20-0.25，發(fā)光波長為450-455nm；

升高溫度至750-850℃，保持反應(yīng)腔壓力為300-400mbar，通入流量為50000-70000sccm的NH₃、20-100sccm的TMGa及100-130L/min的N₂的條件下，生長8-15nm的發(fā)光GaN層；重復(fù)交替生長In_x1Ga_(1-x1）N/GaN層和發(fā)光GaN層，得到In_x1Ga_（1-x1）N/GaN/GaN發(fā)光層，其中，In_x1Ga_（1-x1)N/GaN層和發(fā)光GaN層的交替生長周期數(shù)為7-15。

步驟509、生長P型AlGaN層：保持反應(yīng)腔壓力為200-400mbar、溫度為900-950℃，通入流量為50000-70000sccm的NH₃、30-60sccm的TMGa、100-130L/min的H₂、100-130sccm的TMAl、1000-1300sccm的Cp₂Mg，持續(xù)生長50-100nm的P型AlGaN層，其中，Al摻雜濃度1E20-3E20atom/cm³，Mg摻雜濃度1E19-1E20atom/cm³。

步驟510、生長摻鎂的P型GaN層：保持反應(yīng)腔壓力為400-900mbar、溫度為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(xù)生長50-200nm的摻鎂的P型GaN層，其中，Mg摻雜濃度1E19-1E20atom/cm³。

步驟511、降溫冷卻：降溫至650-680℃后，保溫20-30min，關(guān)閉加熱系統(tǒng)、關(guān)閉給氣系統(tǒng)，隨爐冷卻得到基于AlN模板的發(fā)光二極管。

本實(shí)施例所述的基于AlN模板的發(fā)光二極管襯底外延生長的方法，在AlN模板上生長AlGaN層和nAlGaN層，很好地解決了從AlN模板到N型GaN層的過渡，解決了在AlN模板上直接生長GaN生長工藝復(fù)雜，生長得到的U型GaN和N型GaN翹曲度極大的問題。

實(shí)施例3

在本實(shí)施例中，根據(jù)傳統(tǒng)的LED的生長方法制備得到LED樣品1，根據(jù)本發(fā)明的LED生長方法制備得到樣品2；樣品1和樣品2外延生長方法參數(shù)如表1所示。將樣品1和樣品2同時(shí)放入XRD測量設(shè)備(X-ray Diffraction，也稱X射線衍射儀)內(nèi)測量GaN層面的數(shù)值、發(fā)光層面數(shù)值，具體參見表3。然后將樣品1和樣品2在相同的前工藝條件下鍍上約150nm厚的ITO層；在相同的條件下鍍上約1500nm的Cr/Pt/Au電極；在相同的條件下鍍上約100nm厚的保護(hù)層SiO₂，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，之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。再采用積分球在驅(qū)動電流350mA條件下測試樣品1和樣品2的光電性能，結(jié)果參見表2。

表1、樣品1和樣品2的生長參數(shù)的對比表

表2樣品1和樣品2產(chǎn)品電性參數(shù)的比較結(jié)果表

表3樣品1和樣品2外延片XRD參數(shù)的測定結(jié)果表

根據(jù)上述測試結(jié)果列表數(shù)據(jù)分析可知：將積分球獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對比，表3測試數(shù)據(jù)表明AlN模板生長方法的運(yùn)用N型GaN的晶體質(zhì)量得到提升，發(fā)光層晶體質(zhì)量得到提升，對應(yīng)表2中本發(fā)明的LED光效從125m/w提升至145Lm/w，電壓下降約0.1V，其他參數(shù)變好；說明本發(fā)明設(shè)計(jì)的LED外延生長方法在AlN模板上生長的LED可以實(shí)行量產(chǎn)化，并取得很好的LED產(chǎn)品。

通過以上各個(gè)實(shí)施例可知，本發(fā)明的基于AlN模板的發(fā)光二極管襯底外延生長的方法，存在的有益效果是：

(1)本發(fā)明所述的基于AlN模板的發(fā)光二極管襯底外延生長的方法，通過濺射原理在LED的襯底上濺射AlN模板，利用AlN模板取代傳統(tǒng)LED的低溫GaN層，只需要直接在AlN模板上實(shí)現(xiàn)高溫NGaN的生長，不需要像傳統(tǒng)LED的低溫GaN層以及將低溫GaN層腐蝕成島狀，使得外延生長簡單化，提升了LED的生產(chǎn)效率。

(2)本發(fā)明所述的基于AlN模板的發(fā)光二極管襯底外延生長的方法，在AlN模板上生長AlGaN層和nAlGaN層，很好地解決了從AlN模板到N型GaN層的過渡，解決了在AlN模板上直接生長GaN生長工藝復(fù)雜，生長得到的U型GaN和N型GaN翹曲度極大的問題。

(3)本發(fā)明所述的基于AlN模板的發(fā)光二極管襯底外延生長的方法，使得LED中外延片波長命中率提高、外延片晶體質(zhì)量提升、發(fā)光層的晶體質(zhì)量變好、P型GaN層的摻雜效率提高、空穴的遷移率提升、波長命中率提高提升了LED的亮度和光效，P型GaN層的空穴遷移率提升，使得電壓會下降；晶體質(zhì)量的提升，使得反向電壓增加、抗靜電能力得到提升，整體提升了LED的發(fā)光效率。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明的實(shí)施例可提供為方法、裝置、或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個(gè)或多個(gè)其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可用存儲介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲器、CD-ROM、光學(xué)存儲器等)上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。

雖然已經(jīng)通過例子對本發(fā)明的一些特定實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，以上例子僅是為了進(jìn)行說明，而不是為了限制本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，對以上實(shí)施例進(jìn)行修改。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求來限定。