多量子阱層和電子阻擋層；
在電子阻擋層上生長(zhǎng)高溫P型層，高溫P型層由多個(gè)周期的超晶格結(jié)構(gòu)組成，
每個(gè)周期的超晶格結(jié)構(gòu)均包括InGaN層和BGaN層，InGaN層的生長(zhǎng)溫度小于BGaN層的生長(zhǎng)溫度，InGaN層的生長(zhǎng)壓力大于BGaN層的生長(zhǎng)壓力；在高溫P型層上生長(zhǎng)P型接觸層。
InGaN層的生長(zhǎng)溫度為800～1000℃。
BGaN層的生長(zhǎng)溫度為900～1100℃。
InGaN層的生長(zhǎng)壓力為400～600torr。
BGaN層的生長(zhǎng)壓力為100～200torr。
InGaN層和BGaN層的厚度相等。
高溫P型層的厚度為50～300nm。
高溫P型層包括n個(gè)周期的InGaN/BGaN超晶格結(jié)構(gòu)，2≤n≤20。
InGaN層為In x Ga 1-x N層，0
BGaN層為B y Ga 1-y N層， 0 . 05
? ? ? ? 圖1
圖2
圖1是例提供的一種氮化鎵基發(fā)光二極管外延片的制造方法流程圖；
圖2是例提供的另一種氮化鎵基發(fā)光二極管外延片的制造方法流程圖。
圖1是例提供的一種氮化鎵基發(fā)光二極管外延片的制造方法流程圖，
如圖1所示，該制造方法包括：
襯底可以為藍(lán)寶石襯底。
步驟102、在襯底上依次生長(zhǎng)低溫緩沖層、三維成核層、二維恢復(fù)層、未摻雜的GaN層、N型層、多量子阱層和電子阻擋層。 低溫緩沖層可以為GaN緩沖層，厚度為20～50nm。三維成核層可以為GaN層，厚度為400～600nm。二維恢復(fù)層可以為GaN層，厚度為500～800nm。未摻雜的GaN層的厚度可以為1～2um。N型層可以為摻Si的GaN層，厚度為1～3um。
多量子阱層可以包括6～12個(gè)周期的超晶格結(jié)構(gòu)，0.1
高溫P型層由多個(gè)周期的超晶格結(jié)構(gòu)組成， 每個(gè)周期的超晶格結(jié)構(gòu)均包括InGaN層和BGaN層，InGaN層的生長(zhǎng)溫度小于BGaN層的生長(zhǎng)溫度，InGaN層的生長(zhǎng)壓力大于BGaN層的生長(zhǎng)壓力。
高溫P型層的厚度可以為50～300nm。步驟104、在高溫P型層上生長(zhǎng)P型接觸層。P型接觸層可以為重?fù)組g的GaN層，厚度為10～100nm。例通過生長(zhǎng)由多個(gè)周期的InGaN/BGaN超晶格結(jié)構(gòu)組成的高溫P型層，InGaN/BGaN超晶格結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生較強(qiáng)的極化電場(chǎng)，使高溫P型層的價(jià)帶發(fā)生顯著的傾斜，更多的受主能級(jí)處在費(fèi)米能級(jí)的下方，能最大程度地提高M(jìn)g的電離，從而可以提高高溫P型層中的空穴濃度。且InGaN/BGaN超晶格中強(qiáng)烈的極化電場(chǎng)可獲得高濃度的二維空穴氣，二維空穴氣有很高的空穴遷移率，從而可以提高高溫P型層中的空穴遷移率，更多的電子和空穴可以在多量子阱層進(jìn)行輻射發(fā)光，最終提高了LED的發(fā)光效率。InGaN層的生長(zhǎng)溫度小于BGaN層的生長(zhǎng)溫度，低溫有利于提高InGaN層中In的并入，高溫有利于BGaN層中B的并入，從而可以保證InGaN/BGaN超晶格結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較強(qiáng)的極化電場(chǎng)。InGaN層的生長(zhǎng)壓力大于BGaN層的生長(zhǎng)壓力，InGaN層生長(zhǎng)壓力相對(duì)偏高，有利于InGaN層偏向三維生長(zhǎng)，BGaN層的生長(zhǎng)壓力相對(duì)偏低，有利于BGaN層偏向二維生長(zhǎng)。由于InGaN層偏三維生長(zhǎng)會(huì)使得外延層表面變得粗糙，而BGaN層偏二維生長(zhǎng)能夠快速填平InGaN層的三維形貌，得到比較平坦的外延層表面。因此，采用提供的制造方法既能保證外延層的表面良率，又能保證高溫P型層中In組分和B組分的有效并入，使得InGaN/BGaN超晶格結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生較強(qiáng)的極化電場(chǎng)，提高高溫P型層中的空穴濃度和空穴遷移率，最終提高LED的發(fā)光效率。圖2是例提供的另一種氮化鎵基發(fā)光二極管外延片的制造方法流程圖，如圖2所示，該制造方法包括：其中，襯底可采用[0001]晶向的Al 2 O 3 藍(lán)寶石襯底。
步驟201還可以包括：將襯底在氫氣氣氛中退火1～10min，以清潔襯底表面，將襯底放置到MOCVD(Metal-organic?Chemical?Vapor?Deposition，金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉淀) 設(shè)備的反應(yīng)室內(nèi) ，然后在氫氣氣氛中退火處理1～10min，清潔襯底表面，退火溫度在1000℃～1200℃之間，壓力在200torr～500torr之間。需要說(shuō)明的是，例提供的外延層包括低溫緩沖層、三維成核層、二維恢復(fù)層、未摻雜的GaN層、N型層、應(yīng)力釋放層、前級(jí)多量子阱層、多量子阱層、電子阻擋層、高溫P型層以及P型接觸層，外延層中的各層均可以采用MOCVD法生長(zhǎng)。在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，通常是將襯底放在石墨托盤上送入MOCVD設(shè)備的反應(yīng)室中進(jìn)行外延材料的生長(zhǎng)，因此上述生長(zhǎng)過程中控制的溫度和壓力實(shí)際上是指反應(yīng)室內(nèi)的溫度和壓力。具體地，采用三甲基鎵或三甲基乙作為鎵源，三乙基硼作為硼源，氨氣作為氮源，三甲基銦作為銦源，三甲基鋁作為鋁源，N型摻雜劑選用硅烷，P型摻雜劑選用二茂鎂。
步驟202、在襯底上生長(zhǎng)低溫緩沖層。其中，低溫緩沖層可以為GaN緩沖層。
將反應(yīng)室內(nèi)溫度調(diào)整至400℃～600℃，壓力調(diào)整至100～300torr，生長(zhǎng)20～50nm的低溫緩沖層。
步驟203、在低溫緩沖層上生長(zhǎng)三維成核層。在本例中，三維成核層可以為GaN層。將反應(yīng)室溫度調(diào)節(jié)至1000～1080℃，反應(yīng)室壓力控制在250～550torr，生長(zhǎng)厚度為400～600nm的三維成核層，生長(zhǎng)時(shí)間為10～30min。步驟204、在三維成核層上生長(zhǎng)二維恢復(fù)層。在本例中，二維恢復(fù)層可以為GaN層。將反應(yīng)室溫度調(diào)節(jié)至1050～1150℃，反應(yīng)室壓力控制在100～500torr，生長(zhǎng)厚度為500～800nm的二維恢復(fù)層，生長(zhǎng)時(shí)間為20～40min。步驟205、在二維恢復(fù)層上生長(zhǎng)未摻雜的GaN層。將反應(yīng)室溫度調(diào)節(jié)至1050～1200℃，反應(yīng)室壓力控制在100～500torr，生長(zhǎng)厚度為1～2um的未摻雜的GaN層。步驟206、在未摻雜的GaN層上生長(zhǎng)N型層。
將反應(yīng)室溫度調(diào)節(jié)至1050～1200℃，反應(yīng)室壓力控制在100～500torr，生長(zhǎng)厚度為1～3um的N型層。步驟207、在N型層上生長(zhǎng)應(yīng)力釋放層。
應(yīng)力釋放層可以由2～8個(gè)周期的GaN/InGaN超晶格結(jié)構(gòu)組成。其中，GaN層的厚度可以為10～20nm，InGaN層的厚度可以為1～2nm，InGaN層中的In含量可以為5％～40％。
將反應(yīng)室溫度調(diào)節(jié)至750～920℃，反應(yīng)室壓力控制在100～300torr，生長(zhǎng)應(yīng)力釋放層。步驟208、在應(yīng)力釋放層上生長(zhǎng)前級(jí)多量子阱層。其中，前級(jí)多量子阱層可以由5～10個(gè)周期的In a Ga 1-a N/GaN和超晶格結(jié)構(gòu)組成，0
具體地，步驟208可以包括：
將反應(yīng)室溫度調(diào)節(jié)至770℃ ～835℃ ， 反應(yīng)室壓力控制在100～300torr，將反應(yīng)室溫度調(diào)節(jié)至820℃～920℃ ，反應(yīng)室壓力控制在100～300torr，生長(zhǎng)GaN
層。步驟209、前級(jí)多量子阱層上生長(zhǎng)多量子阱層。
?多量子阱層可以包括6～12個(gè)周期的超晶格結(jié)構(gòu)，每個(gè)超晶格結(jié)構(gòu)均包括
In b Ga 1-b N阱層和GaN壘層，0.1
具體地，步驟209可以包括：
將反應(yīng)室溫度調(diào)節(jié)至750～830℃，反應(yīng)室壓力控制在100～500torr，生長(zhǎng)In b Ga 1-b N阱層。
將反應(yīng)室溫度調(diào)節(jié)至850～900℃ ，反應(yīng)室壓力控制在100～500torr，生長(zhǎng)GaN壘層。步驟210、在多量子阱層上生長(zhǎng)電子阻擋層。
電子阻擋層可以為P型Al z Ga 1-z N層，厚度可以為15～80nm，0. 1
將反應(yīng)室溫度調(diào)節(jié)至900～1000℃，反應(yīng)室壓力控制在100～500torr，生長(zhǎng)電子阻擋層。步驟211、在電子阻擋層上生長(zhǎng)高溫P型層。
高溫P型層由多個(gè)周期的超晶格結(jié)構(gòu)組成， 每個(gè)周期的超晶格結(jié)構(gòu)均包括
InGaN層和BGaN層，InGaN層的生長(zhǎng)溫度小于BGaN層的生長(zhǎng)溫度，InGaN層的生長(zhǎng)壓力大于BGaN層的生長(zhǎng)壓力。
由于InGaN層中的In含量和BGaN層中的B含量越多，InGaN層和BGaN層之間的極化效應(yīng)越強(qiáng)，高溫P型層中Mg摻雜效率就會(huì)越高。但是InGaN與BGaN之間的晶格失配也會(huì)更大，會(huì)導(dǎo)致更多的位錯(cuò)產(chǎn)生，使高溫P型層的晶體質(zhì)量下降更嚴(yán)重。因此，需將InGaN層中的In含量和BGaN層中的B含量限制在一定范圍內(nèi)。
InGaN層為In x Ga 1-x N層，0
BGaN層為B y Ga 1-y N層，0. 05
InGaN層的生長(zhǎng)溫度為800～1000℃。若InGaN層的生長(zhǎng)溫度低于800℃，則會(huì)導(dǎo)致形成的InGaN層的晶體質(zhì)量較差。若InGaN層的生長(zhǎng)溫度高于1000℃，則不利于InGaN層中In的并入。InGaN層的生長(zhǎng)溫度為900℃。
BGaN層的生長(zhǎng)溫度為900～1100℃。若BGaN層的生長(zhǎng)溫度低于900℃，則不利于BGaN層中B的并入。若BGaN層的生長(zhǎng)溫度高于1000℃，則會(huì)導(dǎo)致InGaN層中的In組分析出，從而會(huì)減弱InGaN/BGaN超晶格產(chǎn)生的極化電場(chǎng)。BGaN層的生長(zhǎng)溫度為1000℃。
?InGaN層的生長(zhǎng)壓力為400～600torr。 若InGaN層的生長(zhǎng)壓力低于400torr， 則不利于InGaN層的三維生長(zhǎng)。若InGaN層的生長(zhǎng)壓力高于600torr， 則會(huì)使得InGaN層表面變得過于粗糙，后續(xù)不易填平，從而導(dǎo)致外延層的表面過于粗糙，影響外延層的晶體質(zhì)量。
BGaN層的生長(zhǎng)壓力為100～200torr。若BGaN層的生長(zhǎng)壓力低于100torr，則會(huì)導(dǎo)致BGaN層的生長(zhǎng)速率過快，在填平InGaN層時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生更多的位錯(cuò)，影響晶體質(zhì)量。若BGaN層的生長(zhǎng)溫度高于200torr，則不利于BGaN層的二維生長(zhǎng)。InGaN層和BGaN層的厚度相等，以便于生長(zhǎng)控制。
InGaN層和BGaN層的厚度均為3～5nm。高溫P型層的厚度為50～300nm。若高溫P型層的厚度小于50nm，則外延表面會(huì)較為粗糙，外延層的晶體質(zhì)量較差。若高溫P型層的厚度大于300nm，則高溫P型層的吸光會(huì)較為嚴(yán)重，從而導(dǎo)致LED的出光效率下降。
高溫P型層包括n個(gè)周期的InGaN/BGaN超晶格結(jié)構(gòu)，2≤n≤20。步驟212、在高溫P型層上生長(zhǎng)P型接觸層。其中，P型接觸層可以為重?fù)組g的GaN層，厚度為10～100nm。將反應(yīng)室溫度調(diào)節(jié)至850～1000℃，反應(yīng)室壓力控制在100～300torr，生長(zhǎng)P型接觸層。
在上述步驟完成之后，將反應(yīng)室的溫度降至650～850℃，在氮?dú)鈿夥者M(jìn)行退火處理5～15min，而后逐漸降至室溫，結(jié)束發(fā)光二極管的外延生長(zhǎng)。
通過生長(zhǎng)由多個(gè)周期的InGaN/BGaN超晶格結(jié)構(gòu)組成的高溫P型層，InGaN/BGaN超晶格結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生較強(qiáng)的極化電場(chǎng)，使高溫P型層的價(jià)帶發(fā)生顯著的傾斜，更多的受主能級(jí)處在費(fèi)米能級(jí)的下方，能最大程度地提高M(jìn)g的電離，從而可以提高高溫P型層中的空穴濃度。且InGaN/BGaN超晶格中強(qiáng)烈的極化電場(chǎng)可獲得高濃度的二維空穴氣，二維空穴氣有很高的空穴遷移率，從而可以提高高溫P型層中的空穴遷移率，更多的電子和空穴可以在多量子阱層進(jìn)行輻射發(fā)光，最終提高了LED的發(fā)光效率。InGaN層的生長(zhǎng)溫度小于BGaN層的生長(zhǎng)溫度，低溫有利于提高InGaN層中In的并入，高溫有利于BGaN層中B的并入，從而可以保證InGaN/BGaN超晶格結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較強(qiáng)的極化電場(chǎng)。InGaN層的生長(zhǎng)壓力大于BGaN層的生長(zhǎng)壓力，InGaN層生長(zhǎng)壓力相對(duì)偏高，有利于InGaN層偏向三維生長(zhǎng)，BGaN層的生長(zhǎng)壓力相對(duì)偏低，有利于BGaN層偏向二維生長(zhǎng)。由于InGaN層偏三維生長(zhǎng)會(huì)使得外延層表面變得粗糙，而BGaN層偏二維生長(zhǎng)能夠快速填平InGaN層的三維形貌，得到比較平坦的外延層表面。因此，采用本發(fā)明提供的制造方法既能保證外延層的表面良率，又能保證高溫P型層中In組分和B組分的有效并入，使得InGaN/BGaN超晶格結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生較強(qiáng)的極化電場(chǎng)，提高高溫P型層中的空穴濃度和空穴遷移率，最終提高LED的發(fā)光效率。