一种发光二极管外延片及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体光电技术领域，特别涉及一种发光二极管外延片及其制作方法。
【背景技术】
[0002]LED (Light Emitting D1des，半导体发光二极管)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。因此，增加LED的发光效率和提高LED的抗静电能力显得尤为关键。
[0003]现有技术中，存在一种发光二极管外延片，包括依次层叠的衬底、低温缓冲层、三维成核层、二维缓冲恢复层、本征氮化镓层、η型层、多量子阱层、低温P型层、电子阻挡层、高温P型层以及P型接触层，该外延片一般使用MOCVD (Metal-organic Chemical VaporDeposit1n，金属有机化合物化学气相淀积)方式成长，多量子阱层中生长GaN量子阱层时会掺杂部分In ;由于GaN量子阱层中的In成份对于温度十分敏感，过高的温度容易使In成分从GaN晶体中析出，从而使多量子阱层活性降低，所以通常在生长完量子阱层的时候会生产一层低温P型层，在提供空穴的同时保护多量子阱层不受高温破坏。
[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]低温P型层的生长温度过低，容易导致低温P型层本身的晶体质量较差存在缺陷，进而使得外延片的缺陷密度大，发光效率降低，抗静电能力变差。
【发明内容】
[0006]为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种发光二极管外延片及其制作方法，技术方案如下:
[0007]一方面，本发明实施例提供了一种发光二极管外延片，所述发光二极管外延片包括衬底以及依次层叠在所述衬底上的低温缓冲层、三维成核层、二维缓冲恢复层、本征氮化镓层、η型层、多量子阱层、电子阻挡层、P型层以及P型接触层，所述P型层为超晶格结构，所述超晶格结构由低温P型层和高温P型层交替层叠而成。
[0008]进一步地，所述η型层和所述多量子阱层之间设置有不发光前量子阱层。
[0009]进一步地，所述不发光前量子讲层由5?11个周期的InGaN和GaN交替层叠而成。
[0010]进一步地，所述高温P型层和所述低温P型层中均掺杂有Mg，Mg的掺杂浓度为I X 118?lX102Clcm_3。
[0011]进一步地，从所述P型层的靠近电子阻挡层的一侧到所述P型层的靠近P型接触层的一侧，Mg的掺杂浓度为由大变小再由小变大。
[0012]进一步地，所述低温P型层中掺杂有In或Al。
[0013]进一步地，所述In的掺杂浓度为lX102cm_3，所述Al的掺杂浓度为5X104cm_3。
[0014]进一步地，所述低温P型层的生长温度为600?800°C，所述高温p型层的生长温度为 800 ?1000Co
[0015]进一步地，所述低温P型层的厚度为2?10nm，所述高温p型层的厚度为5?50nm，所述P型层的厚度为50?200nm。
[0016]另一方面，本发明实施例还提供了一种发光二极管外延片的制作方法，所述制作方法包括:
[0017]提供一衬底，并将所述衬底放入MOV⑶系统中进行高温热处理；
[0018]在处理好的所述衬底上依次生长低温缓冲层、三维成核层、二维缓冲恢复层、本征氮化镓层、η型层、多量子阱层以及电子阻挡层；
[0019]在所述电子阻挡层上生长P型层，所述P型层为低温P型层和高温P型层交替层萱而成的超晶格结构；
[0020]在所述P型层上生长P型接触层，外延片生长结束；
[0021]在氮气气氛中对外延片退火处理。
[0022]本发明实施例提供的技术方案的有益效果是:
[0023]通过交替层叠生长低温P型层和高温P型层得到超晶格结构的P型层，生长一层低温P型层后再迅速生长一层高温P型层，高温P型层较高的温度可以对低温P型层的低温缺陷进行修复；生长一层高P型层后再迅速生长一层低温P型层，低温P型层较低的温度又可以防止高温P型层持续的高温破坏多量子阱层的活性；超晶格结构的P型层内的层与层之间形成势皇差异，有利于提高空穴的扩展效果，使得外延片的抗静电能力得到提升。
【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1提供的一种发光二极管外延片的结构图；
[0026]图2是本发明实施例2提供的一种发光二极管外延片的制作方法的流程图。
【具体实施方式】
[0027]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。
[0028]实施例1
[0029]参见图1，本发明实施例提供了一种发光二极管外延片，该外延片包括衬底11以及依次层叠在衬底11上的低温缓冲层12、三维成核层13、二维缓冲恢复层14、本征氮化镓层15、η型层16、多量子阱层17a、电子阻挡层18、p型层19以及p型接触层20，p型层19为超晶格结构，该超晶格结构由低温P型层19a和高温P型层19b交替层叠而成。
[0030]具体地，本实施例中，衬底11可以为蓝宝石衬底；低温缓冲层12可以为GaN层，该低温缓冲层12的生长温度为400?600°C，生长压力为100?300torr，厚度为15?35nm ；三维成核层13可以为GaN层，该三维成核层13的生长温度为1000?1100°C，生长压力为100?500torr，厚度为100?500nm ;二维缓冲恢复层14可以为GaN层，该二维缓冲恢复层14的生长温度为1000?1200°C，生长压力为100?500torr，厚度为500?800nm ;本征氮化镓层15不掺杂，可以为GaN层，该本征氮化镓层15的生长温度为1000?1200°C、生长压力为100?500torr，厚度为800?1200nm ；n型层16可以为η型掺杂的GaN层，该η型层16的生长温度为1000?1200 °C，压力为100?500torr，厚度为I?3μπι，η型掺杂可以为Si掺杂，Si的掺杂浓度为I X 118?lX102°cm_3;多量子阱层17a可以由5?11个周期的InGaN量子阱层和GaN量子皇层交替层叠而成，其中，InGaN量子阱层的厚度可以为3nm，生长温度为720?829°C，GaN量子皇层的厚度为9?20nm，生长温度为850?9590C ;电子阻挡层18可以为P型AlyGa1J层，其中，0.l〈y〈0.5，该电子阻挡层18的生长温度为850?950°C，压力为100?500torr，厚度为50?150nm ；p型接触层20的生长温度为850?1050°C，生长压力为100?300torr，厚度为10?lOOnm。
[0031]本实施例中，P型层19为由5?20个周期的低温P型层19a和高温p型层19b交替层叠而成的超晶格结构，其中，低温P型层19a的生长压力为200Torr?600Torr，生长温度为600?800°C，生长速率为0.2?0.6nm/sec之间，厚度为2?1nm ;高温p型层19b的生长压力为200Torr?600Torr，生长温度为800?1000°C，生长速率为0.2?0.6nm/sec，厚度为5?50nm ；p型层19的总厚度可以为50?200nm。
[0032]其中，上述P型层19的生长温度区间是一个优选范围，对于低温P型层19a和高温P型层19b来说，两者的生长温度低于各自温度区间最小值时，晶体质量会降低，缺陷态会增多，MQW开出的V-pits也会进一步放大；当两者的生长温度高于各自的温度区间最大值时，会导致P型层和MQW之间的温差拉大从而烘烤到MQW，这样会使得MQW中的In组分析出，影响外观和发光率。
[0033]进一步地，η型层16和多量子阱层17a之间设置有不发光前量子阱层17b。其中，不发光前量子阱层17b可以由5?11个周期的InGaN和GaN交替层叠而成。
[0034]具体地，衬底11和初始制备的几层外延层之间存在较大的晶格失配，从而导致应力的产生，不发光前量子阱层17b能够将这些晶格失配产生的应力释放，使应力不影响后续发光的多量子阱层17a的生长；同时，由于二极管中电子的浓度要大于空穴的浓度，且电子的有效质量小于空穴，所以电子在传输中的速度要远大于空穴，不发光前量子阱层17b有减缓电子传输速度作用，可以尽可能地将电子限制在多量子阱层17a中与空穴复合，防止电子溢流到P型层19。
[0035]其中，不发光前量子阱层中的GaN可以进行掺杂，例如掺杂Al、In等元素，设置InGaN和GaN交替成长5?11个周期，周期数低于该范围时，容易出现电子溢流，周期数高于该范围时，会导致二极管的工作电压升高，同时也会导致空穴的传输距离变远，降低二极管的发光效率。
[0036]进一步地，本实施例中，高温P型层19b和低温P型层19a中可以掺杂有Mg，且Mg的掺杂浓度为I X 118?lX102°cm_3，其中，P型层19的各层中Mg的掺杂