一种氮化镓基发光二极管外延片及其制作方法与流程

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种氮化镓基发光二极管外延片及其制作方法。

背景技术：

发光二极管(英文：lightemittingdiode，简称：led)是一种能发光的半导体电子元件。led因具有节能环保、可靠性高、使用寿命长等优点而受到广泛的关注，近年来在背景光源和显示屏领域大放异彩，并且开始向民用照明市场进军。由于民用照明侧重于产品的省电节能和使用寿命，因此降低led的串联电阻和提高led的抗静电能力显得尤为关键。

外延片是led制备过程中的初级成品。现有的led外延片包括衬底、n型半导体层、有源层和p型半导体层，n型半导体层、有源层和p型半导体层依次层叠在衬底上。p型半导体层用于提供进行复合发光的空穴，n型半导体层用于提供进行复合发光的电子，有源层用于进行电子和空穴的辐射复合发光，衬底用于为外延材料提供生长表面。

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：

n型半导体层的材料采用n型掺杂(如硅)的氮化镓，p型半导体层的材料采用p型掺杂(如镁)的氮化镓；同时有源层包括交替层叠的多个量子阱和多个量子垒，量子阱的材料采用掺有铟元素的氮化镓，量子垒的材料采用未掺杂的氮化镓，即n型半导体层、有源层、p型半导体层为掺杂不同元素的氮化镓层。相邻两个氮化镓层由于掺杂元素的不同，相互之间存在交界面。交界面处存在掺杂元素的扩散，扩散方向通常与外延生长方向一样，即先生长的氮化镓层中的掺杂元素扩散到后生长的氮化镓层中。掺杂元素的扩散会造成交界面不清晰，容易产生缺陷，对外延片的生长质量造成不良影响。

以n型半导体层和有源层的交界面为例，有源层生长在n型半导体层上，因此n型半导体层中掺杂的硅元素会扩散到有源层中，造成n型半导体层和有源层的交界面不清晰，n型半导体层和有源层的交界面容易产生缺陷，影响n型半导体层提供的电子注入有源层中进行复合发光，最终降低led的发光效率。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种氮化镓基发光二极管外延片及其制作方法，能够解决现有技术n型半导体层和有源层的交界面不清晰影响led的发光效率的问题。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种氮化镓基发光二极管外延片的制作方法，所述制作方法包括：

提供一衬底并将所述衬底放置在反应腔中；

在所述衬底上间断性生长n型半导体层；其中，所述间断性生长包括依次出现的多个生长周期，每个所述生长周期包括生长阶段和在所述生长阶段之后出现的处理阶段；所述生长阶段时持续向所述反应腔内通入生长所述n型半导体层的全部反应物，生长所述n型半导体层；所述处理阶段时停止向所述反应腔内通入生长所述n型半导体层的部分或者全部反应物，并持续向所述反应腔内通入氢气，去除所述n型半导体层的表面残留的反应物；

在所述n型半导体层上依次生长有源层和p型半导体层。

可选地，所述生长阶段时持续向所述反应腔内通入生长所述n型半导体层的全部反应物，生长所述n型半导体层，包括：

持续向所述反应腔内通入镓源、氨气和n型掺杂剂，形成n型掺杂的氮化镓层。

在本发明实施例一种可能的实现方式中，所述处理阶段时停止向所述反应腔内通入生长所述n型半导体层的部分或者全部反应物，并持续向所述反应腔内通入氢气，去除所述n型半导体层的表面残留的反应物，包括：

停止向所述反应腔内通入镓源和n型掺杂剂，继续向所述反应腔内通入氨气，同时持续向所述反应腔内通入氢气，去除所述n型掺杂的氮化镓层的表面残留的n型掺杂剂。

在本发明实施例另一种可能的实现方式中，所述处理阶段时停止向所述反应腔内通入生长所述n型半导体层的部分或者全部反应物，并持续向所述反应腔内通入氢气，去除所述n型半导体层的表面残留的反应物，包括：

停止向所述反应腔内通入氨气和n型掺杂剂，继续向所述反应腔内通入镓源，同时持续向所述反应腔内通入氢气，去除所述n型掺杂的氮化镓层的表面残留的n型掺杂剂。

在本发明实施例又一种可能的实现方式中，所述处理阶段时停止向所述反应腔内通入生长所述n型半导体层的部分或者全部反应物，并持续向所述反应腔内通入氢气，去除所述n型半导体层的表面残留的反应物，包括：

停止向所述反应腔内通入镓源、氨气和n型掺杂剂，同时持续向所述反应腔内通入氢气，去除所述n型掺杂的氮化镓层的表面残留的n型掺杂剂。

优选地，所述镓源的通入流量为350sccm～1000sccm，所述氨气的通入流量为40l/min～80l/min，所述n型掺杂剂的通入流量为130sccm～180sccm。

更优选地，所述氢气的通入流量为80l/min～150l/min。

进一步地，所述处理阶段的持续时长为10s～15s。

进一步地，所述生长阶段的持续时长为1.5min～10min。

另一方面，本发明实施例提供了一种氮化镓基发光二极管外延片，所述氮化镓基发光二极管外延片包括衬底、n型半导体层、有源层和p型半导体层，所述n型半导体层、所述有源层和所述p型半导体层依次层叠在所述衬底上，所述n型半导体层包括依次层叠的多个子层，每个所述子层的表面为采用氢气处理的表面。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过采用依次出现的多个生长周期间断性生长n型半导体层，每个生长周期包括生长阶段和处理阶段，生长阶段时持续向反应腔内通入生长n型半导体层的全部反应物，可以进行n型半导体层的生长；生长阶段之后出现的处理阶段时停止向反应腔内通入生长n型半导体层的部分或全部反应物，并持续向反应腔内通入氢气，可以停止n型半导体层的生长，同时有利于原子获得较长的自由程，以尽快去除n型半导体层的表面残留的反应物，使n型半导体层的表面只留下已经成型的晶体，避免未反应的反应物扩散到后续生长的晶体中，使n型半导体层和有源层的交界面清晰，减小交界面产生的缺陷，提升外延片整体的晶体质量。

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是本发明实施例提供的一种氮化镓基发光二极管外延片的制作方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的n型半导体层生长过程中通入反应腔中各气体流量一种变化方式的示意图；

图3是本发明实施例提供的n型半导体层生长过程中通入反应腔中各气体流量另一种变化方式的示意图；

图4是本发明实施例提供的n型半导体层生长过程中通入反应腔中各气体流量又一种变化方式的示意图；

图5是本发明实施例提供的一种氮化镓基发光二极管外延片的结构示意图。

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。

本发明实施例提供了一种氮化镓基发光二极管外延片的制作方法。图1为本发明实施例提供的一种氮化镓基发光二极管外延片的制作方法的流程图。参见图1，该制作方法包括：

步骤101：提供一衬底并将衬底放置在反应腔中。

具体地，衬底的材料可以采用蓝宝石(主要材料为三氧化二铝)，如晶向为[0001]的蓝宝石。

可选地，在步骤101之后，该制作方法还可以包括：

控制温度为1000℃～1200℃(优选为1100℃)，在氢气气氛中对衬底进行1分钟～10分钟(优选为5分钟)退火处理；

对衬底进行氮化处理。

通过上述步骤清洁衬底的表面，避免杂质掺入外延片中，有利于提高外延片的生长质量。

步骤102：在衬底上间断性生长n型半导体层。

在本实施例中，间断性生长包括依次出现的多个生长周期，每个生长周期包括生长阶段和在生长阶段之后出现的处理阶段。生长阶段时持续向反应腔内通入生长n型半导体层的全部反应物，生长n型半导体层。处理阶段时停止向反应腔内通入生长n型半导体层的部分或者全部反应物，并持续向反应腔内通入氢气，去除n型半导体层的表面残留的反应物。

本发明实施例通过采用依次出现的多个生长周期间断性生长n型半导体层，每个生长周期包括生长阶段和处理阶段，生长阶段时持续向反应腔内通入生长n型半导体层的全部反应物，可以进行n型半导体层的生长；生长阶段之后出现的处理阶段时停止向反应腔内通入生长n型半导体层的部分或全部反应物，并持续向反应腔内通入氢气，可以停止n型半导体层的生长，同时有利于原子获得较长的自由程，以尽快去除n型半导体层的表面残留的反应物，使n型半导体层的表面只留下已经成型的晶体，避免未反应的反应物扩散到后续生长的晶体中，使n型半导体层和有源层的交界面清晰，减小交界面产生的缺陷，提升外延片整体的晶体质量，提高电子的迁移率，增加有源层中电子和空穴的复合效率，最终提高led的发光效率。而且处理阶段和生长阶段交替出现，有利于n型掺杂剂均匀分布在n型半导体层中，减小led芯片的串联电阻，降低led芯片的正向电压。

具体地，n型半导体层的材料可以采用n型掺杂的氮化镓。

可选地，生长阶段时持续向反应腔内通入生长n型半导体层的全部反应物，生长n型半导体层，可以包括：

持续向反应腔内通入镓源、氨气和n型掺杂剂，形成n型掺杂的氮化镓层。

在本实施例的一种实现方式中，处理阶段时停止向反应腔内通入生长n型半导体层的部分或者全部反应物，并持续向反应腔内通入氢气，去除n型半导体层的表面残留的反应物，可以包括：

停止向反应腔内通入镓源和n型掺杂剂，继续向反应腔内通入氨气，同时持续向反应腔内通入氢气，去除n型掺杂的氮化镓层的表面残留的n型掺杂剂。

处理阶段时在向反应腔内通入氢气的同时，还向反应腔内通入氨气，氨气可以防止氢气刻蚀n型掺杂的氮化镓层的表面，避免已经成型的晶体分解，n型掺杂的氮化镓层的表面平整性好。而且氨气的价格便宜，对生产成本的影响可以忽略不计。

图2为n型半导体层生长过程中通入反应腔中各气体流量一种变化方式的示意图。参见图2，在n型半导体层的生长过程中交替出现生长阶段和处理阶段。生长阶段时镓源和n型掺杂剂的流量大于0，处理阶段时镓源和n型掺杂剂的流量为0，即镓源和n型掺杂剂仅在生长阶段通入反应腔中。生长阶段和处理阶段时氨气的流量均大于0，即氨气在生长阶段和处理阶段均通入反应腔中。生长阶段氢气的流量为0，处理阶段氢气的流量大于0，即氢气仅在处理阶段通入反应腔中。

在本实施例的另一种实现方式中，处理阶段时停止向反应腔内通入生长n型半导体层的部分或者全部反应物，并持续向反应腔内通入氢气，去除n型半导体层的表面残留的反应物，可以包括：

停止向反应腔内通入氨气和n型掺杂剂，继续向反应腔内通入镓源，同时持续向反应腔内通入氢气，去除n型掺杂的氮化镓层的表面残留的n型掺杂剂。

处理阶段时在向反应腔内通入氢气的同时，还向反应腔内通入镓源，镓源可以防止氢气刻蚀n型掺杂的氮化镓层的表面，避免已经成型的晶体分解，n型掺杂的氮化镓层的表面平整性好。

图3为n型半导体层生长过程中通入反应腔中各气体流量另一种变化方式的示意图。参见图3，在n型半导体层的生长过程中交替出现生长阶段和处理阶段。生长阶段时氨气和n型掺杂剂的流量大于0，处理阶段时氨气和n型掺杂剂的流量为0，即氨气和n型掺杂剂仅在生长阶段通入反应腔中。生长阶段和处理阶段时镓源的流量均大于0，即镓源在生长阶段和处理阶段均通入反应腔中。生长阶段氢气的流量为0，处理阶段氢气的流量大于0，即氢气仅在处理阶段通入反应腔中。

在本实施例的又一种实现方式中，处理阶段时停止向反应腔内通入生长n型半导体层的部分或者全部反应物，并持续向反应腔内通入氢气，去除n型半导体层的表面残留的反应物，可以包括：

停止向反应腔内通入镓源、氨气和n型掺杂剂，同时持续向反应腔内通入氢气，去除n型掺杂的氮化镓层的表面残留的n型掺杂剂。

处理阶段时只向反应腔内通入氢气，实现成本最低。

图4为n型半导体层生长过程中通入反应腔中各气体流量又一种变化方式的示意图。参见图4，在n型半导体层的生长过程中交替出现生长阶段和处理阶段。生长阶段时镓源、氨气和n型掺杂剂的流量大于0，处理阶段时镓源、氨气和n型掺杂剂的流量为0，即镓源、氨气和n型掺杂剂仅在生长阶段通入反应腔中。生长阶段氢气的流量为0，处理阶段氢气的流量大于0，即氢气仅在处理阶段通入反应腔中。

可选地，镓源的通入流量可以为350sccm～1000sccm，优选为700sccm；氨气的通入流量可以为40l/min～80l/min，优选为60l/min；n型掺杂剂的通入流量可以为130sccm～180sccm，优选为160sccm。

通过匹配镓源、氨气和n型掺杂剂的通入流量，使n型半导体层中n型掺杂剂的掺杂浓度在合适范围内。

进一步地，n型半导体层中n型掺杂剂的掺杂浓度可以为10¹⁸/cm³～3*10¹⁹/cm³，优选为6*10¹⁸/cm³。

如果n型半导体层中n型掺杂剂的掺杂浓度低于10¹⁸/cm³，则可能由于n型半导体层中n型掺杂剂的掺杂浓度较低而造成n型半导体层提供的电子数量较少，影响有源层中电子和空穴的复合效率，最终降低led的发光效率；如果n型半导体层中n型掺杂剂的掺杂浓度高于3*10¹⁹/cm³，则可能由于n型半导体层中n型掺杂剂的掺杂浓度较高而造成n型半导体层的晶体质量较差，还是会影响有源层中电子和空穴的复合效率，最终降低led的发光效率。

优选地，氢气的通入流量可以为80l/min～150l/min，优选为120l/min。

如果氢气的通入流量小于80l/min，则可能由于氢气的通入流量较少而无法快速去除n型掺杂的氮化镓层的表面残留的反应物；如果氢气的通入流量大于150l/min，则可能由于氢气的通入流量较多而刻蚀n型掺杂的氮化镓层的表面，分解已经成型的氮化镓晶体，造成n型掺杂的氮化镓层的表面粗糙不平，影响后续半导体层的生长。

进一步地，处理阶段的持续时长可以为10s～15s，优选为12s。

如果处理阶段的持续时长小于10s，则可能由于处理阶段的持续时长较短而无法有效去除n型掺杂的氮化镓层的表面残留的反应物；如果处理阶段的持续时长大于15s，则可能由于处理阶段的持续时长较长而造成氢气刻蚀n型掺杂的氮化镓层的表面，分解已经成型的氮化镓晶体，造成n型掺杂的氮化镓层的表面粗糙不平，影响后续半导体层的生长。

可选地，生长阶段的持续时长可以为1.5min～10min，优选为6min。

如果生长阶段的持续时长小于1.5min，则可能由于生长阶段的持续时长较短而造成生长周期的数量太多，影响生产效率；如果生长阶段的持续时长大于10min，则可能由于生长阶段的持续较长而使得部分反应物没有及时去除，残留的反应物会在n型半导体层内扩散，n型掺杂剂在n型半导体层中分布不均匀，影响电子注入有源层中，最终降低led的发光效率。

进一步地，生长阶段时形成的n型掺杂的氮化镓层的厚度可以为40nm～400nm，优选为220nm。

如果生长阶段形成的n型掺杂的氮化镓层的厚度小于40nm，则可能由于生长阶段形成的n型掺杂的氮化镓层太薄而造成生长周期的数量太多，影响生产效率；如果生长阶段形成的n型掺杂的氮化镓层的厚度大于400nm，则可能由于生长阶段形成的n型掺杂的氮化镓层太厚而使得部分反应物没有及时去除，残留的反应物会在n型半导体层内扩散，n型掺杂剂在n型半导体层中分布不均匀，影响电子注入有源层中，最终降低led的发光效率。

优选地，生长周期的数量可以为5个～50个，优选为25个。

如果生长周期的数量小于5个，则可能由于生长周期的数量较少而使得部分反应物没有及时去除，残留的反应物会在n型半导体层内扩散，n型掺杂剂在n型半导体层中分布不均匀，影响电子注入有源层中，最终降低led的发光效率；如果生长周期的数量大于50个，则可能由于生长周期的数量较多而降低生产效率。

进一步地，n型半导体层的厚度可以为1.2μm～2.9μm，优选为2μm。

如果n型半导体层的厚度小于1μm，则可能由于n型半导体层太薄而影响电子的横向扩展效率，增大led芯片的正向电压；如果n型半导体层的厚度大于3μm，则可能由于n型半导体层太厚而造成材料的浪费。

可选地，处理阶段时反应腔内的温度可以与生长阶段时反应腔内的温度相同，处理阶段时反应腔内的压力可以与生长阶段时反应腔内的压力相同。

处理阶段和生长阶段采用相同的温度和压力，实现较为简单方便。

优选地，间断性生长n型半导体层时反应腔内的温度可以为1000℃～1100℃，优选为1050℃；间断性生长n型半导体层时反应腔内的压力为100torr～500torr，优选为300torr。

匹配反应腔内的温度和压力，得到晶体质量较好的n型半导体层。

可选地，在步骤102之前，该制作方法还可以包括：

在衬底上生长缓冲层。

通过缓冲层缓解衬底材料与氮化镓之间晶格失配产生的应力和缺陷，并为氮化镓材料外延生长提供成核中心

相应地，n型半导体层生长在缓冲层上。

具体地，缓冲层的材料可以采用氮化镓。

进一步地，缓冲层的厚度可以为15nm～40nm，优选为25nm。

具体地，在衬底上生长缓冲层，可以包括：

控制温度为400℃～600℃(优选为500℃)，压力为400torr～600torr(优选为500torr)，在衬底上生长缓冲层；

控制温度为1000℃～1200℃(优选为1100℃)，压力为400torr～600torr(优选为500torr)，对缓冲层进行5分钟～10分钟(优选为8分钟)的原位退火处理。

优选地，在衬底上生长缓冲层之后，该制作方法还可以包括：

在缓冲层上生长未掺杂氮化镓层。

通过未掺杂氮化镓层进一步缓解衬底材料与氮化镓之间晶格失配产生的应力和缺陷，为外延片主体结构提供晶体质量较好的生长表面。

相应地，n型半导体层生长在未掺杂氮化镓层上。

在具体实现时，缓冲层为首先在图形化衬底上低温生长的一层较薄的氮化镓，因此也称为低温缓冲层。再在低温缓冲层进行氮化镓的纵向生长，会形成多个相互独立的三维岛状结构，称为三维成核层；然后在所有三维岛状结构上和各个三维岛状结构之间进行氮化镓的横向生长，形成二维平面结构，称为二维恢复层；最后在二维生长层上高温生长一层较厚的氮化镓，称为本征氮化镓层。本实施例中将三维成核层、二维恢复层和本征氮化镓层统称为未掺杂氮化镓层。

进一步地，三维成核层的厚度可以为100nm～600nm，优选为350nm；二维恢复层的厚度可以为500nm～800nm，优选为650nm；本征氮化镓层的厚度可以为800nm～2μm，优选为1.4μm。

具体地，在缓冲层上生长未掺杂氮化镓层，可以包括：

控制温度为1000℃～1100℃(优选为1050℃)，压力为100torr～600torr(优选为300torr)，在缓冲层上生长三维成核层，生长时间为10min～20min；

控制温度为1000℃～1200℃(优选为1100℃)，压力为100torr～500torr(优选为300torr)，在三维成核层上生长二维恢复层，生长时间为10min～20min，生长时间为20min～40min；

控制温度为1000℃～1200℃(优选为1100℃)，压力为100torr～500torr(优选为300torr)，在二维恢复层上生长本征氮化镓层。

步骤103：在n型半导体层上依次生长有源层和p型半导体层。

具体地，有源层可以包括多个量子阱和多个量子垒，多个量子阱和多个量子垒交替层叠设置；量子阱的材料可以采用氮化铟镓(ingan)，如inxga1-xn，0＜x＜1，量子垒的材料可以采用氮化镓。p型半导体层的材料可以采用p型掺杂(如镁)的氮化镓。

进一步地，量子阱的厚度可以为3nm～4nm，优选为3.5nm；量子垒的厚度可以为9nm～20nm，优选为15nm；量子阱的数量与量子垒的数量相同，量子垒的数量可以为5个～11个，优选为8个。p型半导体层的厚度可以为100nm～500nm，优选为300nm；p型半导体层中p型掺杂剂的掺杂浓度可以为10¹⁸/cm³～10²⁰/cm³，优选为10¹⁹/cm³。

具体地，该步骤103可以包括：

在n型半导体层上生长有源层；其中，量子阱的生长温度为720℃～829℃(优选为760℃)，压力为100torr～500torr(优选为300torr)；量子垒的生长温度为850℃～959℃(优选为900℃)，压力为100torr～500torr(优选为300torr)；

控制温度为850℃～1000℃(优选为900℃)，压力为100torr～300torr(优选为200torr)，在有源层上生长p型半导体层。

可选地，在步骤103之前，该制作方法还可以包括：

在n型半导体层上生长应力释放层。

通过应力释放层对蓝宝石和氮化镓之间晶格失配产生的应力进行释放，提高有源层的晶体质量，有利于电子和空穴在有源层进行辐射复合发光，提高led的内量子效率，进而提高led的发光效率。

相应地，有源层生长在应力释放层上。

具体地，应力释放层的材料可以采用镓铟铝氮(alingan)，可以有效释放蓝宝石和氮化镓晶格失配产生的应力，改善外延片的晶体质量，提高led的发光效率。

优选地，应力释放层中铝组分的摩尔含量可以小于或等于0.2，应力释放层中铟组分的摩尔含量可以小于或等于0.05，以避免造成不良影响。

进一步地，应力释放层的厚度可以为50nm～500nm，优选为300nm。

具体地，在n型半导体层上生长应力释放层，可以包括：

控制温度为800℃～1100℃(优选为950℃)，压力为100torr～500torr(优选为300torr)，在n型半导体层上生长应力释放层。

可选地，在有源层上生长p型半导体层之前，该制作方法还可以包括：

在有源层上生长电子阻挡层。

通过电子阻挡层避免电子跃迁到p型半导体层中与空穴进行非辐射复合，降低led的发光效率。

相应地，p型半导体层生长在电子阻挡层上。

具体地，电子阻挡层的材料可以采用p型掺杂的氮化铝镓(algan)，如alyga1-yn，0.1＜y＜0.5。

进一步地，电子阻挡层的厚度可以为50nm～150nm，优选为100nm。具体地，在有源层上生长电子阻挡层，可以包括：

控制温度为850℃～1000℃(优选为900℃)，压力为100torr～500torr(优选为350torr)，在有源层上生长电子阻挡层。

优选地，在有源层上生长电子阻挡层之前，该制作方法还可以包括：

在有源层上生长低温p型层。

通过低温p型层避免电子阻挡层较高的生长温度造成有源层中的铟原子析出，影响发光二极管的发光效率。

相应地，电子阻挡层生长在低温p型层上。

具体地，低温p型层的材料可以为与p型半导体层的材料相同。在本实施例中，低温p型层的材料可以为p型掺杂的氮化镓。

进一步地，低温p型层的厚度可以为10nm～50nm，优选为30nm；低温p型层中p型掺杂剂的掺杂浓度可以为10¹⁸/cm³～10²⁰/cm³，优选为10¹⁹/cm³。

具体地，在有源层上生长低温p型层，可以包括：

控制温度为600℃～850℃(优选为750℃)，压力为100torr～600torr(优选为300torr)，在有源层上生长低温p型层。

可选地，在步骤103之后，该制作方法还可以包括：

控制温度为850℃～1050℃(优选为950℃)，压力为100torr～300torr(优选为200torr)，在p型半导体层上生长p型接触层。

通过p型接触层与芯片制作工艺中形成的电极或者透明导电薄膜之间形成欧姆接触。

具体地，p型接触层的材料可以采用p型掺杂的氮化铟镓。

进一步地，p型接触层的厚度可以为5nm～100nm，优选为50nm；p型接触层中p型掺杂剂的掺杂浓度可以为10²¹/cm³～10²²/cm³，优选为5*10²¹/cm³。

具体地，在p型半导体层上生长p型接触层，可以包括：

控制温度为850℃～1050℃(优选为950℃)，压力为100torr～300torr(优选为200torr)，在p型半导体层上生长p型接触层。

需要说明的是，在上述外延生长结束之后，会先将温度降低至650℃～850℃(优选为750℃)，在氮气气氛中对外延片进行5分钟～15分钟(优选为10分钟)的退火处理，然后再将外延片的温度降低至室温。

控制温度、压力均是指控制生长外延片的反应腔中的温度、压力，具体为金属有机化合物化学气相沉淀(英文：metal-organicchemicalvapordeposition，简称：mocvd)设备的反应腔。实现时以三甲基镓或三乙基镓作为镓源，高纯氨气作为氮源，三甲基铟作为铟源，三甲基铝作为铝源，n型掺杂剂选用硅烷，p型掺杂剂选用二茂镁。

图1所示的制作方法的一种具体实现方式可以包括：

步骤201：提供一衬底并将衬底放置在反应腔中。

步骤202：控制温度为1050℃，压力为300torr，在衬底上间断性生长n型半导体层；间断性生长包括依次出现的5个生长周期，每个生长周期包括生长阶段和在生长阶段之后出现的处理阶段；生长阶段时持续向反应腔内通入流量为700sccm的镓源、流量为60l/min的氨气和流量为160sccm的n型掺杂剂，形成n型掺杂的氮化镓层，生长阶段的持续时长为10min；处理阶段时停止向反应腔内通入氨气和n型掺杂剂，继续向反应腔内通入流量为700sccm的镓源，同时持续向反应腔内通入流量为120l/min的氢气，去除n型掺杂的氮化镓层的表面残留的n型掺杂剂，处理阶段的持续时长为15s。

步骤203：在n型半导体层上生长有源层，有源层包括交替生长的8个量子阱和8个量子垒；量子阱的厚度为3.5nm，量子阱的生长温度为760℃，量子阱的生长压力为300torr；量子垒的厚度为15nm，量子垒的生长温度为900℃，量子垒的生长压力为300torr。

步骤204：控制温度为900℃，压力为200torr，在有源层上生长厚度为300nm的p型半导体层，p型半导体层中p型掺杂剂的掺杂浓度为10¹⁹cm^-3。

将得到的外延片制成芯片，与n型半导体层生长过程中持续向反应腔中通入镓源、氨气和n型掺杂剂制成的芯片相比(两种芯片中镓源、氨气和n型掺杂剂的通入流量相同，n型半导体层的生长温度和生长压力相同，有源层和p型半导体层的生长条件相同)，芯片的光效提高了1％～2％。

图1所示的制作方法的另一种具体实现方式可以包括：

步骤301：提供一衬底并将衬底放置在反应腔中。

步骤302：控制温度为1050℃，压力为300torr，在衬底上间断性生长n型半导体层；间断性生长包括依次出现的25个生长周期，每个生长周期包括生长阶段和在生长阶段之后出现的处理阶段；生长阶段时持续向反应腔内通入流量为700sccm的镓源、流量为60l/min的氨气和流量为160sccm的n型掺杂剂，形成n型掺杂的氮化镓层，生长阶段的持续时长为6min；处理阶段时停止向反应腔内通入氨气和n型掺杂剂，继续向反应腔内通入流量为700sccm的镓源，同时持续向反应腔内通入流量为120l/min的氢气，去除n型掺杂的氮化镓层的表面残留的n型掺杂剂，处理阶段的持续时长为12s。

步骤303：在n型半导体层上生长有源层，有源层包括交替生长的8个量子阱和8个量子垒；量子阱的厚度为3.5nm，量子阱的生长温度为760℃，量子阱的生长压力为300torr；量子垒的厚度为15nm，量子垒的生长温度为900℃，量子垒的生长压力为300torr。

步骤304：控制温度为900℃，压力为200torr，在有源层上生长厚度为300nm的p型半导体层，p型半导体层中p型掺杂剂的掺杂浓度为10¹⁹cm^-3。

将得到的外延片制成芯片，与n型半导体层生长过程中持续向反应腔中通入镓源、氨气和n型掺杂剂制成的芯片相比(两种芯片中镓源、氨气和n型掺杂剂的通入流量相同，n型半导体层的生长温度和生长压力相同，有源层和p型半导体层的生长条件相同)，芯片的光效提高了3％～5％。

图1所示的制作方法的又一种具体实现方式可以包括：

步骤401：提供一衬底并将衬底放置在反应腔中。

步骤402：控制温度为1050℃，压力为300torr，在衬底上间断性生长n型半导体层；间断性生长包括依次出现的50个生长周期，每个生长周期包括生长阶段和在生长阶段之后出现的处理阶段；生长阶段时持续向反应腔内通入流量为700sccm的镓源、流量为60l/min的氨气和流量为160sccm的n型掺杂剂，形成n型掺杂的氮化镓层，生长阶段的持续时长为1.5min；处理阶段时停止向反应腔内通入氨气和n型掺杂剂，继续向反应腔内通入流量为700sccm的镓源，同时持续向反应腔内通入流量为120l/min的氢气，去除n型掺杂的氮化镓层的表面残留的n型掺杂剂，处理阶段的持续时长为10s。

步骤403：在n型半导体层上生长有源层，有源层包括交替生长的8个量子阱和8个量子垒；量子阱的厚度为3.5nm，量子阱的生长温度为760℃，量子阱的生长压力为300torr；量子垒的厚度为15nm，量子垒的生长温度为900℃，量子垒的生长压力为300torr。

步骤404：控制温度为900℃，压力为200torr，在有源层上生长厚度为300nm的p型半导体层，p型半导体层中p型掺杂剂的掺杂浓度为10¹⁹cm^-3。

将得到的外延片制成芯片，与n型半导体层生长过程中持续向反应腔中通入镓源、氨气和n型掺杂剂制成的芯片相比(两种芯片中镓源、氨气和n型掺杂剂的通入流量相同，n型半导体层的生长温度和生长压力相同，有源层和p型半导体层的生长条件相同)，芯片的光效提高了2％～3％。

图1所示的制作方法的又一种具体实现方式可以包括：

步骤501：提供一衬底并将衬底放置在反应腔中。

步骤502：控制温度为1050℃，压力为300torr，在衬底上间断性生长n型半导体层；间断性生长包括依次出现的5个生长周期，每个生长周期包括生长阶段和在生长阶段之后出现的处理阶段；生长阶段时持续向反应腔内通入流量为700sccm的镓源、流量为60l/min的氨气和流量为160sccm的n型掺杂剂，形成n型掺杂的氮化镓层，生长阶段的持续时长为10min；处理阶段时停止向反应腔内通入镓源和n型掺杂剂，继续向反应腔内通入流量为60l/min的氨气，同时持续向反应腔内通入流量为120l/min的氢气，去除n型掺杂的氮化镓层的表面残留的n型掺杂剂，处理阶段的持续时长为15s。

步骤503：在n型半导体层上生长有源层，有源层包括交替生长的8个量子阱和8个量子垒；量子阱的厚度为3.5nm，量子阱的生长温度为760℃，量子阱的生长压力为300torr；量子垒的厚度为15nm，量子垒的生长温度为900℃，量子垒的生长压力为300torr。

步骤504：控制温度为900℃，压力为200torr，在有源层上生长厚度为300nm的p型半导体层，p型半导体层中p型掺杂剂的掺杂浓度为10¹⁹cm^-3。

将得到的外延片制成芯片，与n型半导体层生长过程中持续向反应腔中通入镓源、氨气和n型掺杂剂制成的芯片相比(两种芯片中镓源、氨气和n型掺杂剂的通入流量相同，n型半导体层的生长温度和生长压力相同，有源层和p型半导体层的生长条件相同)，芯片的光效提高了1％～2％。

图1所示的制作方法的又一种具体实现方式可以包括：

步骤601：提供一衬底并将衬底放置在反应腔中。

步骤602：控制温度为1050℃，压力为300torr，在衬底上间断性生长n型半导体层；间断性生长包括依次出现的25个生长周期，每个生长周期包括生长阶段和在生长阶段之后出现的处理阶段；生长阶段时持续向反应腔内通入流量为700sccm的镓源、流量为60l/min的氨气和流量为160sccm的n型掺杂剂，形成n型掺杂的氮化镓层，生长阶段的持续时长为6min；处理阶段时停止向反应腔内通入镓源和n型掺杂剂，继续向反应腔内通入流量为60l/min的氨气，同时持续向反应腔内通入流量为120l/min的氢气，去除n型掺杂的氮化镓层的表面残留的n型掺杂剂，处理阶段的持续时长为12s。

步骤603：在n型半导体层上生长有源层，有源层包括交替生长的8个量子阱和8个量子垒；量子阱的厚度为3.5nm，量子阱的生长温度为760℃，量子阱的生长压力为300torr；量子垒的厚度为15nm，量子垒的生长温度为900℃，量子垒的生长压力为300torr。

步骤604：控制温度为900℃，压力为200torr，在有源层上生长厚度为300nm的p型半导体层，p型半导体层中p型掺杂剂的掺杂浓度为10¹⁹cm^-3。

将得到的外延片制成芯片，与n型半导体层生长过程中持续向反应腔中通入镓源、氨气和n型掺杂剂制成的芯片相比(两种芯片中镓源、氨气和n型掺杂剂的通入流量相同，n型半导体层的生长温度和生长压力相同，有源层和p型半导体层的生长条件相同)，芯片的光效提高了4％～6％。

图1所示的制作方法的又一种具体实现方式可以包括：

步骤701：提供一衬底并将衬底放置在反应腔中。

步骤702：控制温度为1050℃，压力为300torr，在衬底上间断性生长n型半导体层；间断性生长包括依次出现的50个生长周期，每个生长周期包括生长阶段和在生长阶段之后出现的处理阶段；生长阶段时持续向反应腔内通入流量为700sccm的镓源、流量为60l/min的氨气和流量为160sccm的n型掺杂剂，形成n型掺杂的氮化镓层，生长阶段的持续时长为1.5min；处理阶段时停止向反应腔内通入镓源和n型掺杂剂，继续向反应腔内通入流量为60l/min的氨气，同时持续向反应腔内通入流量为120l/min的氢气，去除n型掺杂的氮化镓层的表面残留的n型掺杂剂，处理阶段的持续时长为10s。

步骤703：在n型半导体层上生长有源层，有源层包括交替生长的8个量子阱和8个量子垒；量子阱的厚度为3.5nm，量子阱的生长温度为760℃，量子阱的生长压力为300torr；量子垒的厚度为15nm，量子垒的生长温度为900℃，量子垒的生长压力为300torr。

步骤704：控制温度为900℃，压力为200torr，在有源层上生长厚度为300nm的p型半导体层，p型半导体层中p型掺杂剂的掺杂浓度为10¹⁹cm^-3。

将得到的外延片制成芯片，与n型半导体层生长过程中持续向反应腔中通入镓源、氨气和n型掺杂剂制成的芯片相比(两种芯片中镓源、氨气和n型掺杂剂的通入流量相同，n型半导体层的生长温度和生长压力相同，有源层和p型半导体层的生长条件相同)，芯片的光效提高了1％～2％。

图1所示的制作方法的一种具体实现方式可以包括：

步骤801：提供一衬底并将衬底放置在反应腔中。

步骤802：控制温度为1050℃，压力为300torr，在衬底上间断性生长n型半导体层；间断性生长包括依次出现的5个生长周期，每个生长周期包括生长阶段和在生长阶段之后出现的处理阶段；生长阶段时持续向反应腔内通入流量为700sccm的镓源、流量为60l/min的氨气和流量为160sccm的n型掺杂剂，形成n型掺杂的氮化镓层，生长阶段的持续时长为10min；处理阶段时停止向反应腔内通入镓源、氨气和n型掺杂剂，同时持续向反应腔内通入流量为120l/min的氢气，去除n型掺杂的氮化镓层的表面残留的n型掺杂剂，处理阶段的持续时长为15s。

步骤803：在n型半导体层上生长有源层，有源层包括交替生长的8个量子阱和8个量子垒；量子阱的厚度为3.5nm，量子阱的生长温度为760℃，量子阱的生长压力为300torr；量子垒的厚度为15nm，量子垒的生长温度为900℃，量子垒的生长压力为300torr。

步骤804：控制温度为900℃，压力为200torr，在有源层上生长厚度为300nm的p型半导体层，p型半导体层中p型掺杂剂的掺杂浓度为10¹⁹cm^-3。

将得到的外延片制成芯片，与n型半导体层生长过程中持续向反应腔中通入镓源、氨气和n型掺杂剂制成的芯片相比(两种芯片中镓源、氨气和n型掺杂剂的通入流量相同，n型半导体层的生长温度和生长压力相同，有源层和p型半导体层的生长条件相同)，芯片的光效提高了2％～3％。

图1所示的制作方法的另一种具体实现方式可以包括：

步骤901：提供一衬底并将衬底放置在反应腔中。

步骤902：控制温度为1050℃，压力为300torr，在衬底上间断性生长n型半导体层；间断性生长包括依次出现的25个生长周期，每个生长周期包括生长阶段和在生长阶段之后出现的处理阶段；生长阶段时持续向反应腔内通入流量为700sccm的镓源、流量为60l/min的氨气和流量为160sccm的n型掺杂剂，形成n型掺杂的氮化镓层，生长阶段的持续时长为6min；处理阶段时停止向反应腔内通入镓源、氨气和n型掺杂剂，同时持续向反应腔内通入流量为120l/min的氢气，去除n型掺杂的氮化镓层的表面残留的n型掺杂剂，处理阶段的持续时长为12s。

步骤903：在n型半导体层上生长有源层，有源层包括交替生长的8个量子阱和8个量子垒；量子阱的厚度为3.5nm，量子阱的生长温度为760℃，量子阱的生长压力为300torr；量子垒的厚度为15nm，量子垒的生长温度为900℃，量子垒的生长压力为300torr。

步骤904：控制温度为900℃，压力为200torr，在有源层上生长厚度为300nm的p型半导体层，p型半导体层中p型掺杂剂的掺杂浓度为10¹⁹cm^-3。

将得到的外延片制成芯片，与n型半导体层生长过程中持续向反应腔中通入镓源、氨气和n型掺杂剂制成的芯片相比(两种芯片中镓源、氨气和n型掺杂剂的通入流量相同，n型半导体层的生长温度和生长压力相同，有源层和p型半导体层的生长条件相同)，芯片的光效提高了5％～7％。

图1所示的制作方法的又一种具体实现方式可以包括：

步骤1001：提供一衬底并将衬底放置在反应腔中。

步骤1002：控制温度为1050℃，压力为300torr，在衬底上间断性生长n型半导体层；间断性生长包括依次出现的50个生长周期，每个生长周期包括生长阶段和在生长阶段之后出现的处理阶段；生长阶段时持续向反应腔内通入流量为700sccm的镓源、流量为60l/min的氨气和流量为160sccm的n型掺杂剂，形成n型掺杂的氮化镓层，生长阶段的持续时长为1.5min；处理阶段时停止向反应腔内通入镓源、氨气和n型掺杂剂，同时持续向反应腔内通入流量为120l/min的氢气，去除n型掺杂的氮化镓层的表面残留的n型掺杂剂，处理阶段的持续时长为10s。

步骤1003：在n型半导体层上生长有源层，有源层包括交替生长的8个量子阱和8个量子垒；量子阱的厚度为3.5nm，量子阱的生长温度为760℃，量子阱的生长压力为300torr；量子垒的厚度为15nm，量子垒的生长温度为900℃，量子垒的生长压力为300torr。

步骤1004：控制温度为900℃，压力为200torr，在有源层上生长厚度为300nm的p型半导体层，p型半导体层中p型掺杂剂的掺杂浓度为10¹⁹cm^-3。

将得到的外延片制成芯片，与n型半导体层生长过程中持续向反应腔中通入镓源、氨气和n型掺杂剂制成的芯片相比(两种芯片中镓源、氨气和n型掺杂剂的通入流量相同，n型半导体层的生长温度和生长压力相同，有源层和p型半导体层的生长条件相同)，芯片的光效提高了2％～4％。

本发明实施例提供了一种氮化镓基发光二极管外延片，适用于采用图1所示的制作方法制作而成。图5为本发明实施例提供的一种氮化镓基发光二极管外延片的结构示意图。参见图5，该氮化镓基发光二极管外延片包括衬底10、n型半导体层20、有源层30和p型半导体层40，n型半导体层20、有源层30和p型半导体层40依次层叠在衬底10上。

在本实施例中，n型半导体层20包括依次层叠的多个子层，每个子层的表面为采用氢气处理的表面。

可选地，如图5所示，该氮化镓基发光二极管外延片还可以包括缓冲层51，缓冲层51设置在衬底10和n型半导体层20之间。

优选地，如图5所示，该氮化镓基发光二极管外延片还可以包括未掺杂氮化镓层52，未掺杂氮化镓层52设置在缓冲层51和n型半导体层20之间。

可选地，如图5所示，该氮化镓基发光二极管外延片还可以包括应力释放层60，应力释放层60设置在n型半导体层20和有源层30之间。

可选地，如图5所示，该氮化镓基发光二极管外延片还可以包括电子阻挡层71，电子阻挡层71设置在有源层30和p型半导体层40之间。

优选地，如图5所示，该氮化镓基发光二极管外延片还可以包括低温p型层72，低温p型层72设置在有源层30和电子阻挡层71之间。

可选地，如图5所示，该氮化镓基发光二极管外延片还可以包括p型接触层80，p型接触层80设置在p型半导体层40上。

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。