GaN基发光二极管外延片制备方法及制备的外延片的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体发光二极管领域，特别涉及一种GaN基发光二极管外延片制备方法及制备的外延片。
【背景技术】
[0002]半导体发光二极管(Light-Emitting D1des，简称“LED”)具有诸多的优良特性而备受关注，如节能环保、可靠性高、使用寿命长等。近年来随着LED的广泛应用，增加LED的发光效率显得越来越重要。
[0003]常规的GaN基LED外延片的结构包括:衬底和由缓冲层、N型氮化镓层、多量子阱层、以及P型氮化镓层构成的外延层。
[0004]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:
[0005]由于衬底同外延层间存在着晶格失配和热膨胀系数差异，因而会导致LED的多量子阱层中存在较大的应力，这些应力会引发压电极化效应，产生极化电场，进而引起多量子阱层能带结构的剧烈扭曲，降低了 LED的内量子效率，进而降低LED的发光效率。
【发明内容】
[0006]本发明实施例提供了一种GaN基发光二极管外延片制备方法及制备的外延片，可以解决由衬底同外延层间存在着晶格失配和热膨胀系数差异，而导致多量子阱层中存在较大的应力，进而引发压电极化效应，降低了 LED的发光效率的问题。所述技术方案如下:
[0007]一方面，提供了一种GaN基发光二极管外延片制备方法，所述方法包括:
[0008]在衬底上依次生长低温缓冲层、重结晶成核层、变速缓冲恢复层、u型GaN层、η型GaN层、应力调控层、多量子讲层、低温P型GaN层、电子阻挡层、高温P型GaN层、以及P型欧姆接触层，所述多量子阱层的In掺杂量高于所述应力调控层的In掺杂量，所述应力调控层为多周期结构，生长所述多个周期结构的每个周期包括:
[0009]以第一生长温度生长一层应力调控InGaN子层；
[0010]在所述应力调控InGaN子层生长结束后，在第二生长温度下向反应腔内通入氢气，对所述应力调控InGaN子层的表面进行刻蚀处理，所述第二生长温度与所述第一生长温度不问；
[0011]在所述刻蚀处理结束后，以所述第一生长温度在所述应力调控InGaN子层上生长一层应力调控GaN子层。
[0012]具体地，所述第二生长温度与所述第一生长温度之间差值不小于10°C。
[0013]进一步地，所述第二生长温度的取值范围为800?1100°C。
[0014]具体地，当对所述应力调控InGaN子层进行刻蚀处理时，在保障通入所述应力调控层的总气体流量不变的条件下，所述氢气的通入量的取值范围为2?25L。
[0015]进一步地，所述应力调控GaN子层与所述应力调控InGaN子层的生长厚度的比值范围为2?50。
[0016]另一方面，提供了一种GaN基发光二极管外延片，所述外延片包括:衬底和依次覆盖在所述衬底上的低温缓冲层、重结晶成核层、变速缓冲恢复层、u型GaN层、η型GaN层、多量子阱层、低温P型GaN层、电子阻挡层、高温P型GaN层、以及P型欧姆接触层，
[0017]所述外延片还包括:设于所述η型GaN层和所述多量子阱层之间的应力调控层，所述应力调控层为多周期结构，所述多周期结构的每个周期包括:以第一生长温度生长并在生长结束后进行刻蚀处理的应力调控InGaN子层和生长在所述应力调控InGaN子层上的应力调控GaN子层，所述刻蚀处理为在所述应力调控InGaN子层生长结束后，在第二生长温度下向反应腔内通入氢气，对所述应力调控InGaN子层的表面进行的刻蚀处理，所述第二生长温度与所述第一生长温度不同，所述应力调控层的In掺杂量低于所述多量子阱层的In掺杂量。
[0018]具体地，所述应力调控层包括5?10个周期结构。
[0019]具体地，所述应力调控InGaN子层的生长厚度的范围为0.5?8nm，所述应力调控GaN子层的生长厚度的范围为10?30nm。
[0020]进一步地，所述应力调控GaN子层与所述应力调控InGaN子层的生长厚度的比值范围为2?50。
[0021]进一步地，所述应力调控GaN子层为η型掺杂或者不掺杂。
[0022]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
[0023]通过在η型GaN层上生长一层应力调控层，该应力调控层为多周期结构，生长每个周期结构包括:以第一生长温度生长一层应力调控InGaN子层；在应力调控InGaN子层生长结束后，在第二生长温度下向反应腔内通入氢气，对应力调控InGaN子层的表面进行刻蚀处理，第二生长温度与第一生长温度不同；在刻蚀处理结束后，以第一生长温度在应力调控InGaN子层上生长一层应力调控GaN子层。其中，通过对应力调控InGaN子层进行通入氢气的刻蚀处理，能够刻蚀掉应力调控InGaN子层表面多余的In组分含量，进而减缓应力调控InGaN子层表面的In聚集，使得应力调控InGaN子层与应力调控GaN子层之间具有一个平整的接触界面，而该平整的接触界面能有效减缓晶格缺陷的继续延伸，进而提高多量子阱层的生长质量，达到提高LED外延片质量的目的；同时，将反应腔的温度调节到第二生长温度，通过对应力调控InGaN子层进行变温处理，可以调节应力调控InGaN子层中In的分解速度，进而一方面可以调控应力调控InGaN子层表面的In组分，缓解应力调控InGaN子层表面的In聚集，另一方面可以通过调节应力调控InGaN子层表面的In组分含量，来调节应力调控层的In含量，使得应力调控层能更有效释放应力，进而减少多量子阱层中的由压电极化效应产生的极化电场，进而减缓多量子阱层能带结构的扭曲，提升LED的内量子效率，达到提升LED发光效率的目的。
【附图说明】
[0024]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。
[0025]图1是本发明实施例一提供的一种GaN基发光二极管外延片制备方法流程图；
[0026]图2是本发明实施例二提供的一种GaN基发光二极管外延片制备方法流程图；
[0027]图3是本发明实施例三提供的一种GaN基发光二极管外延片结构示意图；
[0028]图4是本发明实施例三提供的一种多量子阱层结构示意图。
【具体实施方式】
[0029]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。
[0030]实施例一
[0031]本发明实施例提供了一种GaN基发光二极管外延片制备方法，适用于制备发出蓝绿光的GaN基发光二极管外延片，参见图1，该方法包括:
[0032]步骤S11，在衬底上依次生长低温缓冲层、重结晶成核层、变速缓冲恢复层、u型GaN层、以及η型GaN层。
[0033]在本实施例中，采用蓝宝石衬底。
[0034]步骤S12，在η型GaN层上生长一层应力调控层。
[0035]具体地，该应力调控层为多周期结构，生长该多周期结构的每个周期包括:
[0036]以第一生长温度生长一层应力调控InGaN子层；
[0037]在应力调控InGaN子层生长结束后，在第二生长温度下向反应腔内通入氢气，对应力调控InGaN子层的表面进行刻蚀处理，第二生长温度与第一生长温度不同；
[0038]在刻蚀处理结束后，以第一生长温度在应力调控InGaN子层上生长一层应力调控GaN子层。
[0039]需要说明的是，在生长应力调控InGaN子层时，由于In的原子系数与Ga和N的原子系数差异过大，使得In在并入GaN中时，容易在应力调控InGaN子层表面形成高In组分的团簇(即In聚集)，导致In组分空间分布不均匀，使得应力调控InGaN子层的表面形成晶格缺陷(如表面坑等)，进而使得晶格缺陷继续向上生长，从而降低了应力调控层释放应力的效果。
[0040]在本实施例中，在应力调控InGaN子层生长结束后，向反应腔内通入氢气，改变了反应腔内的气氛，通入反应腔内的氢气可以起到刻蚀的效果，能刻蚀掉应力调控InGaN子层表面聚集的In，从而促使应力调控InGaN子层表面的晶格缺陷减少，变得更加平整，使得应力调控InGaN子层与应力调控GaN子层之间能有一个良好的接触界面，进而生长出质量更好的应力调控层。
[0041]此外，高温条件下，InGaN材料容易分解，而且In的分解熔点比Ga和N都低。在应力调控InGaN子层生长到适当厚度后，改变反应腔内的温度(即将反应腔的温度调节为第二生长温度)，可以影响到In并入GaN中。具体地，升高反应腔内的温度(即第二生长温度高于第一生长温度)，可以加大