差，进而影响到多量子阱层80的生长质量；如果其生长厚度偏薄，则不利于应力释放。而应力调控GaN子层72覆盖在应力调控InGaN子层71上，如果应力调控GaN子层72太薄，则不能完全保护应力调控InGaN子层71 ;如果应力调控GaN子层72太厚，则会严重阻碍载流子的迀移，进而影响LED的发光效率。在生长应力调控GaN子层72和应力调控InGaN子层71时，选择适当的厚度搭配(本实施例中应力调控GaN子层72与应力调控InGaN子层71的生长厚度的比值范围可以为2?50)，可以更有利于应力调控层70释放应力、减少后续生长的多量子阱层80中的压电极化效应。
[0094]进一步地，应力调控GaN子层72可以为η型掺杂(例如:Si掺杂)或者不掺杂。
[0095]在本实施例中，应力调控InGaN子层71可以为InxGa^N子层，其中，χ的取值范围为O?0.2 ;
[0096]在本实施例中，低温缓冲层20的生长厚度可以为15?35nm ;重结晶成核层30的生长厚度可以为100?600nm ;变速缓冲恢复层40的生长厚度可以为300?1300nm ；u型GaN层50的生长厚度可以为0.8?1.2um ；n型GaN层60的生长厚度可以为I?3um。应力调控层70的生长厚度可以为30?250nm。
[0097]在本实施例中，参见图4，多量子讲层80可以包括前量子讲层81和发光量子讲层82，前量子阱层81为多周期结构，在本实施例中包括2?10个周期，每个周期包括第一InGaN子层811和生长在第一 InGaN子层811上的第一 GaN子层812，其中，第一 InGaN子层811的厚度范围为I?3nm，第一 GaN子层812的厚度范围为5?30nm ;发光量子阱层82也为多周期结构，在本实施例中包括5?12个周期，每个周期包括第二 InGaN子层821和生长在第二 InGaN子层821上的第二 GaN子层822，其中，第二 InGaN子层821的厚度优选为3nm，第二 GaN子层822的厚度范围为9?20nm。
[0098]在本实施例中，低温P型GaN层90的生长厚度可以为10?10nm ；电子阻挡层100的生长厚度可以为50?200nm ;高温p型GaN层110的生长厚度可以为50?500nm ；p型欧姆接触层120的生长厚度可以为10?lOOnm。
[0099]在本实施例中，低温P型GaN层90可以为Mg掺杂，其中，Mg的掺杂浓度范围为IXlO18- lX102°cm_3。电子阻挡层100可以为AlyGa1J层，其中，y的取值范围为0.1?0.5。高温P型GaN层110可以为Mg掺杂，其中，Mg的掺杂浓度范围为I X 118?I X 102°cnT3。
[0100]本发明实施例通过在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。
[0101]上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0102]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。
【主权项】
1.一种GaN基发光二极管外延片制备方法，其特征在于，所述方法包括: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，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，生长所述多周期结构的每个周期包括: 以第一生长温度生长一层应力调控InGaN子层； 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同； 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。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二生长温度的取值范围为800?1100。。。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当对所述应力调控InGaN子层的表面进行刻蚀处理时，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。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，每个周期中所述应力调控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。
6.一种GaN基发光二极管外延片，所述外延片包括:衬底(10)和依次覆盖在所述衬底(10)上的低温缓冲层(20)、重结晶成核层(30)、变速缓冲恢复层(40)、u型GaN层(50)、η型GaN层(60)、多量子阱层(80)、低温P型GaN层(90)、电子阻挡层(100)、高温ρ型GaN层(110)、以及ρ型欧姆接触层(120)， 其特征在于，所述外延片还包括:设于所述η型GaN层(60)和所述多量子阱层(80)之间的应力调控层(70)，所述应力调控层(70)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(71)和生长在所述应力调控InGaN子层(71)上的应力调控GaN子层(72)，所述刻蚀处理为在所述应力调控InGaN子层(71)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(71)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(70)的In掺杂量低于所述多量子阱层(80)的In掺杂量。
7.根据权利要求6所述的外延片，其特征在于，所述应力调控层(70)包括5?10个周期结构。
8.根据权利要求6所述的外延片，其特征在于，所述应力调控InGaN子层(71)的生长厚度的范围为0.5?8nm，所述应力调控GaN子层(72)的生长厚度的范围为10?30nmo
9.根据权利要求8所述的外延片，其特征在于，所述应力调控GaN子层(72)与所述应力调控InGaN子层(71)的生长厚度的比值范围为2?50。
10.根据权利要求6-9任一项所述的外延片，其特征在于，所述应力调控GaN子层(72)为η型掺杂或者不掺杂。
【专利摘要】本发明公开了一种GaN基发光二极管外延片制备方法及制备的外延片，属于半导体发光二极管领域。该方法包括：在衬底上依次生长缓冲层、n型GaN层、应力调控层、多量子阱层、p型GaN层、以及p型欧姆接触层，该应力调控层为多周期结构，生长多周期结构的每个周期包括：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。本发明通过对应力调控InGaN子层进行上述处理，能在应力调控InGaN子层与应力调控GaN子层之间形成一个平整的接触面，防止缺陷继续延伸。
【IPC分类】H01L33-00, H01L33-32, H01L33-20
【公开号】CN104810451
【申请号】CN201510209418
【发明人】王群, 郭炳磊, 葛永晖, 董彬忠, 李鹏, 王江波
【申请人】华灿光电(苏州）有限公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月29日