本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種發(fā)光二極管的外延片及其制備方法。

背景技術(shù)：

發(fā)光二極管(英文：lightemittingdiode，簡稱：led)是一種能發(fā)光的半導(dǎo)體電子元件。作為信息光電子新興產(chǎn)業(yè)中極具影響力的新產(chǎn)品，發(fā)光二極管具有節(jié)能、壽命長、結(jié)構(gòu)緊湊體積小、易于組裝等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于照明、顯示屏、信號(hào)燈、背光源、玩具等領(lǐng)域。芯片是led最重要的組成部分，外延片是芯片制備的原材料。

現(xiàn)有的外延片包括藍(lán)寶石襯底以及依次層疊在藍(lán)寶石襯底上的緩沖層、成核層、未摻雜氮化鎵層、n型氮化鎵層、多量子阱層和p型氮化鎵層。

在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題：

藍(lán)寶石襯底與氮化鎵材料之間存在晶格失配，造成外延片生長過程中產(chǎn)生應(yīng)力，應(yīng)力的方向是沿襯底的表面從襯底的邊緣朝向襯底的中心，使得襯底的中心向下凹陷(外延片中各層自下向上生長，凹陷的方向與外延片的生長方向相反)，襯底的邊緣向上翹起(翹起的方向與外延片的生長方向相同)，襯底表面不平整，具有一定的翹曲度。由于生長外延片時(shí)是由設(shè)置在襯底下方的加熱基座向上逐層傳遞熱量，因此襯底具有一定的翹曲度將造成生長多量子阱層時(shí)熱量非均勻地傳遞到多量子阱層，極大影響了多量子阱層發(fā)光波長的均勻性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)影響多量子阱層發(fā)光波長的均勻性的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種的發(fā)光二極管外延片及其制備方法。所述技術(shù)方案如下：

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種發(fā)光二極管的外延片，所述外延片包括襯底以及依次層疊在所述襯底上的緩沖層、成核層、未摻雜氮化鎵層、n型氮化鎵層、多量子阱層和p型氮化鎵層，所述外延片還包括應(yīng)力釋放層，所述應(yīng)力釋放層為氮化鎵層，所述應(yīng)力釋放層層疊在所述成核層中，或者所述應(yīng)力釋放層層疊在所述成核層和所述未摻雜氮化鎵層之間，或者所述應(yīng)力釋放層層疊在所述未摻雜氮化鎵層中，或者所述應(yīng)力釋放層疊在所述未摻雜氮化鎵層和所述n型氮化鎵層之間。

在本發(fā)明一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述應(yīng)力釋放層為未摻雜的氮化鎵層。

可選地，當(dāng)所述應(yīng)力釋放層層疊在所述成核層中時(shí)，或者當(dāng)所述應(yīng)力釋放層層疊在所述成核層和所述未摻雜氮化鎵層之間時(shí)，所述應(yīng)力釋放層的厚度為50～150nm；

當(dāng)所述應(yīng)力釋放層層疊在所述未摻雜氮化鎵層中時(shí)，或者當(dāng)所述應(yīng)力釋放層疊在所述未摻雜氮化鎵層和所述n型氮化鎵層之間時(shí)，所述應(yīng)力釋放層的厚度為150～300nm。

在本發(fā)明另一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述應(yīng)力釋放層包括至少一個(gè)第一子層，所述第一子層包括未摻雜的氮化鎵層和n型摻雜的氮化鎵層，或者所述第一子層包括未摻雜的氮化鎵層和p型摻雜的氮化鎵層。

可選地，當(dāng)所述第一子層包括未摻雜的氮化鎵層和n型摻雜的氮化鎵層時(shí)，所述應(yīng)力釋放層中n型摻雜劑的摻雜濃度低于所述n型氮化鎵層中n型摻雜劑的摻雜濃度；

當(dāng)所述第一子層包括未摻雜的氮化鎵層和p型摻雜的氮化鎵層時(shí)，所述應(yīng)力釋放層中p型摻雜劑的摻雜濃度低于所述p型氮化鎵層中p型摻雜劑的摻雜濃度。

可選地，當(dāng)所述應(yīng)力釋放層層疊在所述成核層中時(shí)，或者當(dāng)所述應(yīng)力釋放層層疊在所述成核層和所述未摻雜氮化鎵層之間時(shí)，所述第一子層的數(shù)量為1～5個(gè)；

當(dāng)所述應(yīng)力釋放層層疊在所述未摻雜氮化鎵層中時(shí)，或者當(dāng)所述應(yīng)力釋放層疊在所述未摻雜氮化鎵層和所述n型氮化鎵層之間時(shí)，所述第一子層的數(shù)量為2～10個(gè)。

可選地，當(dāng)所述應(yīng)力釋放層層疊在所述成核層中時(shí)，或者當(dāng)所述應(yīng)力釋放層層疊在所述成核層和所述未摻雜氮化鎵層之間時(shí)，各個(gè)所述第一子層的厚度為30～50nm；

當(dāng)所述應(yīng)力釋放層層疊在所述未摻雜氮化鎵層中時(shí)，或者當(dāng)所述應(yīng)力釋放層疊在所述未摻雜氮化鎵層和所述n型氮化鎵層之間時(shí)，各個(gè)所述第二子層的厚度為30～60nm。

在本發(fā)明又一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述應(yīng)力釋放層包括多個(gè)第二子層，每個(gè)所述第二子層為未摻雜的氮化鎵層，多個(gè)所述第二子層應(yīng)力釋放的程度沿外延片的生長方向逐層變化。

可選地，當(dāng)所述應(yīng)力釋放層層疊在所述成核層中時(shí)，或者當(dāng)所述應(yīng)力釋放層層疊在所述成核層和所述未摻雜氮化鎵層之間時(shí)，各個(gè)所述第二子層的厚度為30～50nm；

當(dāng)所述應(yīng)力釋放層層疊在所述未摻雜氮化鎵層中時(shí)，或者當(dāng)所述應(yīng)力釋放層疊在所述未摻雜氮化鎵層和所述n型氮化鎵層之間時(shí)，各個(gè)所述第二子層的厚度為30～60nm。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種如第一方面提供的外延片的制備方法，所述制備方法包括：

提供一襯底；

在所述襯底上依次生長緩沖層、成核層、未摻雜氮化鎵層、n型氮化鎵層、多量子阱層和p型氮化鎵層，并在所述成核層和所述未摻雜氮化鎵層的生長過程中生長應(yīng)力釋放層，所述應(yīng)力釋放層層疊在所述成核層中，或者所述應(yīng)力釋放層層疊在所述成核層和所述未摻雜氮化鎵層之間，或者所述應(yīng)力釋放層層疊在所述未摻雜氮化鎵層中，或者所述應(yīng)力釋放層疊在所述未摻雜氮化鎵層和所述n型氮化鎵層之間；所述應(yīng)力釋放層為氮化鎵層，所述應(yīng)力釋放層的生長溫度為880℃～1080℃。

本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：

通過在成核層和未摻雜氮化鎵層之間插入應(yīng)力釋放層，可以對襯底和氮化鎵材料之間晶格失配產(chǎn)生的應(yīng)力進(jìn)行釋放，避免應(yīng)力影響外延片的翹曲度，襯底的表面平整，多量子阱層受熱均勻，外延片發(fā)光波長的均勻性提高。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種發(fā)光二極管外延片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2a-圖2d是本發(fā)明實(shí)施例一提供的應(yīng)力釋放層插入位置的示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例一提供的包括第一子層的應(yīng)力釋放層的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例一提供的包括第二子層的應(yīng)力釋放層的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例一提供的第二子層的生長溫度的示意圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種發(fā)光二極管的外延片制備方法的流程圖；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種發(fā)光二極管的外延片制備方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

實(shí)施例一

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種發(fā)光二極管的外延片，參見圖1，該外延片包括襯底10以及依次層疊在襯底10上的緩沖層20、成核層30、未摻雜氮化鎵層40、n型氮化鎵層50、多量子阱層60和p型氮化鎵層70。

在本實(shí)施例中，該外延片還包括應(yīng)力釋放層，應(yīng)力釋放層為氮化鎵層，應(yīng)力釋放層層疊在成核層中(如圖2a所示)，或者應(yīng)力釋放層層疊在成核層和未摻雜氮化鎵層之間(如圖2b所示)，或者應(yīng)力釋放層層疊在未摻雜氮化鎵層中(如圖2c所示)，或者應(yīng)力釋放層疊在未摻雜氮化鎵層和n型氮化鎵層之間(如圖2d所示)。在圖2a-圖2d中，100為應(yīng)力釋放層，30為成核層，40為未摻雜氮化鎵層，50為n型氮化鎵層。

本發(fā)明實(shí)施例通過在成核層和未摻雜氮化鎵層之間插入應(yīng)力釋放層，可以對襯底和氮化鎵材料之間晶格失配產(chǎn)生的應(yīng)力進(jìn)行釋放，避免應(yīng)力影響外延片的翹曲度，襯底的表面平整，多量子阱層受熱均勻，外延片發(fā)光波長的均勻性提高。

在具體實(shí)現(xiàn)中，可以在880℃～1080℃的溫度下生長氮化鎵層，形成應(yīng)力釋放層。容易知道，應(yīng)力釋放層的生長溫度(880℃～1080℃)比成核層和未摻雜氮化鎵層的生長溫度(如1000℃～1200℃)低，質(zhì)量較差，因而打亂了外延片中晶體的生長方向，從原本單一地沿著晶格的方向變成雜亂無章，進(jìn)而改變了襯底和氮化鎵材料之間晶格失配產(chǎn)生的應(yīng)力方向，使得應(yīng)力得到有效釋放。

在本實(shí)施例的一種實(shí)現(xiàn)方式中，應(yīng)力釋放層可以為未摻雜的氮化鎵層。采用單層未摻雜的氮化鎵實(shí)現(xiàn)翹曲度的降低，工藝簡單方便。

可選地，當(dāng)應(yīng)力釋放層層疊在成核層中時(shí)，或者當(dāng)應(yīng)力釋放層層疊在成核層和未摻雜氮化鎵層之間時(shí)，應(yīng)力釋放層的厚度可以為50～150nm。當(dāng)應(yīng)力釋放層的厚度小于50nm時(shí)，應(yīng)力釋放層無法有效降低外延片內(nèi)的應(yīng)力，不能起到減小外延片翹曲度的作用；當(dāng)應(yīng)力釋放層的厚度大于150nm時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生新的應(yīng)力，在降低晶體質(zhì)量的同時(shí)還會(huì)使外延片的翹曲度變大。

當(dāng)應(yīng)力釋放層層疊在未摻雜氮化鎵層中時(shí)，或者當(dāng)應(yīng)力釋放層疊在未摻雜氮化鎵層和n型氮化鎵層之間時(shí)，應(yīng)力釋放層的厚度可以為150～300nm。當(dāng)應(yīng)力釋放層的厚度小于150nm時(shí)，應(yīng)力釋放層無法有效降低外延片內(nèi)的應(yīng)力，不能起到減小外延片翹曲度的作用；當(dāng)應(yīng)力釋放層的厚度大于300nm時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生新的應(yīng)力，在降低晶體質(zhì)量的同時(shí)還會(huì)使外延片的翹曲度變大。

需要說明的是，由于成核層的厚度通常小于未摻雜氮化鎵層的厚度，因此應(yīng)力釋放層層疊在成核層中或者成核層上的厚度，會(huì)小于應(yīng)力釋放層層疊在未摻雜氮化鎵層中或者未摻雜氮化鎵層上的厚度。

在本實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，應(yīng)力釋放層可以包括至少一個(gè)第一子層，第一子層包括未摻雜的氮化鎵層和n型摻雜的氮化鎵層，或者第一子層包括未摻雜的氮化鎵層和p型摻雜的氮化鎵層。一方面n型摻雜和p型摻雜會(huì)使氮化鎵層的晶格常數(shù)發(fā)生變化，進(jìn)而改變應(yīng)力的方向，導(dǎo)致應(yīng)力和缺陷可以合并，從而有效降低外延片中的應(yīng)力和缺陷；另一方面n型摻雜和p型摻雜會(huì)使晶體的質(zhì)量變差，有利于應(yīng)力的釋放，降低外延片中的應(yīng)力和缺陷。

具體地，n型摻雜的氮化鎵層可以為摻雜硅的氮化鎵層，p型摻雜的氮化鎵層可以為摻雜鎂的氮化鎵層。

圖3為包括3個(gè)第一子層的應(yīng)力釋放層的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，100a為未摻雜的氮化鎵層，100b為n型摻雜的氮化鎵層或者p型摻雜的氮化鎵層。從圖3可以看出，未摻雜的氮化鎵層100a和n型摻雜的氮化鎵層或者p型摻雜的氮化鎵層100b交替層疊。

可選地，當(dāng)?shù)谝蛔訉影ㄎ磽诫s的氮化鎵層和n型摻雜的氮化鎵層時(shí)，應(yīng)力釋放層中n型摻雜劑的摻雜濃度低于n型氮化鎵層中n型摻雜劑的摻雜濃度，避免由于摻雜濃度過大而造成翹曲度升高。

其中，應(yīng)力釋放層中n型摻雜劑的摻雜濃度為n型摻雜劑在應(yīng)力釋放層中平均的摻雜濃度。例如，第一子層中n型摻雜的氮化鎵層的摻雜濃度為x，第一子層中n型摻雜的氮化鎵層的厚度和第一子層中未摻雜的氮化鎵層的厚度相同，則應(yīng)力釋放層中n型摻雜劑的摻雜濃度為x/2。

可選地，當(dāng)?shù)谝蛔訉影ㄎ磽诫s的氮化鎵層和p型摻雜的氮化鎵層時(shí)，應(yīng)力釋放層中p型摻雜劑的摻雜濃度低于p型氮化鎵層中p型摻雜劑的摻雜濃度，避免由于摻雜濃度過大而造成翹曲度升高。

其中，應(yīng)力釋放層中p型摻雜劑的摻雜濃度為p型摻雜劑在應(yīng)力釋放層中平均的摻雜濃度。

在實(shí)際應(yīng)用中，各個(gè)第一子層中p型摻雜的氮化鎵層或者n型摻雜的氮化鎵層的摻雜濃度可以相同，也可以不同，本發(fā)明對此不作限制。

在實(shí)際應(yīng)用中，各個(gè)第一子層的厚度可以相同，也可以不同，本發(fā)明對此不作限制。

可選地，當(dāng)應(yīng)力釋放層層疊在成核層中時(shí)，或者當(dāng)應(yīng)力釋放層層疊在成核層和未摻雜氮化鎵層之間時(shí)，第一子層的數(shù)量可以為1～5個(gè)；當(dāng)應(yīng)力釋放層層疊在未摻雜氮化鎵層中時(shí)，或者當(dāng)應(yīng)力釋放層疊在未摻雜氮化鎵層和n型氮化鎵層之間時(shí)，第一子層的數(shù)量可以為2～10個(gè)。

可選地，當(dāng)應(yīng)力釋放層層疊在成核層中時(shí)，或者當(dāng)應(yīng)力釋放層層疊在成核層和未摻雜氮化鎵層之間時(shí)，各個(gè)第一子層的厚度可以為30～50nm；當(dāng)應(yīng)力釋放層層疊在未摻雜氮化鎵層中時(shí)，或者當(dāng)應(yīng)力釋放層疊在未摻雜氮化鎵層和n型氮化鎵層之間時(shí)，各個(gè)第二子層的厚度可以為30～60nm。

在本實(shí)施例的又一種實(shí)現(xiàn)方式中，應(yīng)力釋放層可以包括多個(gè)第二子層，每個(gè)第二子層為未摻雜的氮化鎵層，多個(gè)第二子層應(yīng)力釋放的程度可以沿外延片的生長方向逐層變化，從而逐層連續(xù)釋放襯底和氮化鎵材料之間晶格失配產(chǎn)生的應(yīng)力，減小外延片的翹曲度，改善外延片發(fā)光波長的均勻性。

在具體實(shí)現(xiàn)中，可以通過控制多個(gè)第二子層的生長溫度沿外延片的生長方向逐層變化，實(shí)現(xiàn)多個(gè)第二子層應(yīng)力釋放的程度沿外延片的生長方向逐層變化。

具體地，多個(gè)第二子層的生長溫度可以沿外延片的生長方向逐層升高、或者逐層降低、或者先逐層升高再逐層降低、或者先逐層降低再逐層升高。

圖4為包括4個(gè)第二子層的應(yīng)力釋放層的結(jié)構(gòu)示意圖，圖5為各個(gè)第二子層的生長溫度的示意圖。在圖4和圖5中，100c、100d、100e和100f分別為不同的第二子層。從圖5可以看出，第二子層100c、第二子層100d、第二子層100e和第二子層100f的生長溫度依次升高。

可選地，當(dāng)應(yīng)力釋放層層疊在成核層中時(shí)，或者當(dāng)應(yīng)力釋放層層疊在成核層和未摻雜氮化鎵層之間時(shí)，各個(gè)第二子層的厚度可以為30～50nm；當(dāng)應(yīng)力釋放層層疊在未摻雜氮化鎵層中時(shí)，或者當(dāng)應(yīng)力釋放層疊在未摻雜氮化鎵層和n型氮化鎵層之間時(shí)，各個(gè)第二子層的厚度可以為30～60nm。

在實(shí)際應(yīng)用中，各個(gè)第二子層的厚度可以相同，也可以不同，本發(fā)明對此不作限制。

具體地，襯底的材料可以為藍(lán)寶石，也可以為其它襯底，如氮化硅、氮化鎵、單晶硅等。緩沖層可以為二維生長的氮化鎵層，厚度為20nm～40nm。成核層可以為三維生長的氮化鎵層，厚度為400nm～500nm。未摻雜氮化鎵層為二維生長的氮化鎵層，厚度為0.5μm～2μm。n型氮化鎵層為摻雜硅的氮化鎵層，厚度為0.8μm～3μm，硅摻雜濃度為10¹⁵cm^-3～10¹⁷cm^-3。多量子阱層包括交替層疊的多個(gè)銦鎵氮量子阱層和多個(gè)氮化鎵量子壘層，銦鎵氮量子阱層的厚度為2nm～3nm，氮化鎵量子壘層的厚度為5nm～30nm，氮化鎵量子壘層的數(shù)量與銦鎵氮量子阱層的數(shù)量相同，銦鎵氮量子阱層的數(shù)量為6～15個(gè)。p型氮化鎵層為摻雜鎂的氮化鎵層，厚度為0.3μm～0.5μm的氮化鎵層。

實(shí)施例二

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種發(fā)光二極管的外延片制備方法，適用于制備實(shí)施例一提供的外延片，參見圖6，該制備方法包括：

步驟101：提供一襯底。

在具體實(shí)現(xiàn)中，會(huì)先在氫氣氣氛里對襯底進(jìn)行退火處理，再將溫度控制為1050℃～1180℃，進(jìn)行氮化處理10分鐘，以清潔襯底表面。

步驟102：在襯底上依次生長緩沖層、成核層、未摻雜氮化鎵層、n型氮化鎵層、多量子阱層和p型氮化鎵層，并在成核層和未摻雜氮化鎵層的生長過程中生長應(yīng)力釋放層。

在本實(shí)施例中，應(yīng)力釋放層層疊在成核層中，或者應(yīng)力釋放層層疊在成核層和未摻雜氮化鎵層之間，或者應(yīng)力釋放層層疊在未摻雜氮化鎵層中，或者應(yīng)力釋放層疊在未摻雜氮化鎵層和n型氮化鎵層之間。應(yīng)力釋放層為氮化鎵層，應(yīng)力釋放層的生長溫度為880℃～1080℃。

本發(fā)明實(shí)施例通過在成核層和未摻雜氮化鎵層的生長過程中低溫(880℃～1080℃)生長一個(gè)氮化鎵層，氮化鎵層的生長溫度比成核層和未摻雜氮化鎵層的生長溫度(如1000℃～1200℃)低，質(zhì)量較差，打亂了外延片中晶體的生長方向，從原本單一地沿著晶格的方向變成雜亂無章，進(jìn)而改變了襯底和氮化鎵材料之間晶格失配產(chǎn)生的應(yīng)力方向，使得應(yīng)力得到有效釋放，避免應(yīng)力影響外延片的翹曲度，襯底的表面平整，多量子阱層受熱均勻，外延片發(fā)光波長的均勻性提高。

需要說明的是，襯底和氮化鎵材料之間晶格失配產(chǎn)生的應(yīng)力，在外延片生長過程中會(huì)形成大量缺陷，這些缺陷會(huì)沿外延片的生長方向延伸。緩沖層的生長溫度通常很低(如450℃～600℃)，晶體的生長方向雜亂無章，可以使缺陷自行合并，降低缺陷密度，但成核層和未摻雜氮化鎵層的生長溫度通常較高(如1000℃～1200℃)，晶體質(zhì)量較高，晶體會(huì)沿著晶格的方向生長，缺陷無法合并，最終導(dǎo)致外延片中的缺陷密度較大。本實(shí)施例中在成核層和未摻雜氮化鎵層之間插入一個(gè)低溫生長的氮化鎵層，可以使缺陷自行合并，有效降低外延片中的缺陷密度。

可選地，應(yīng)力釋放層的生長壓力可以為50～760torr，壓力生長范圍很廣，對工藝的要求較低，實(shí)現(xiàn)容易。

可選地，應(yīng)力釋放層的ⅴ/ⅲ摩爾比可以為300～3000。其中，ⅴ/ⅲ摩爾比為氮原子與鎵原子的摩爾比。

在本實(shí)施例中，整個(gè)過程采用金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉淀(英文：meta1organicchemicalvapordeposition，簡稱：mocvd)反應(yīng)腔實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)時(shí)以三甲基鎵(tmga)作為鎵源，高純氨氣(nh3)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。

具體地，緩沖層可以為二維生長的氮化鎵層，生長緩沖層時(shí)，可以通入tmga源和nh3，控制溫度為450℃～600℃，壓力為400torr～600torr，v/iii摩爾比為500～3000，生長厚度為20nm～40nm的氮化鎵層。成核層可以為三維生長的氮化鎵層，生長成核層時(shí)，可以通入tmga源和nh3，控制溫度為1000℃～1200℃，壓力為50torr～760torr，v/iii摩爾比為300～3000，生長厚度為400nm～500nm的氮化鎵層。未摻雜氮化鎵層為二維生長的氮化鎵層，生長未摻雜氮化鎵層時(shí)，通入tmga源和nh3，控制溫度為1000℃～1200℃，壓力為50torr～760torr，v/iii摩爾比為300～3000，生長厚度為0.5μm～2μm的氮化鎵層。生長n型氮化鎵層時(shí)，控制溫度為1000℃～1200℃，壓力為50torr～760torr，v/iii摩爾比為300～3000，生長厚度為0.8μm～3μm、硅摻雜濃度為10¹⁵cm^-3～10¹⁷cm^-3的氮化鎵層。生長多量子阱層時(shí)，控制壓力為200torr～400torr，v/iii摩爾比為300～5000，交替生長厚度為2nm～3nm的銦鎵氮量子阱層和厚度為5nm～30nm的氮化鎵量子壘層，銦鎵氮量子阱層的生長溫度為700℃～850℃，氮化鎵量子壘層的生長溫度為800℃～950℃，氮化鎵量子壘層的數(shù)量與銦鎵氮量子阱層的數(shù)量相同，銦鎵氮量子阱層的數(shù)量為6～15個(gè)。生長p型氮化鎵層時(shí)，控制溫度為950℃～1150℃，壓力為50torr～760torr，v/iii摩爾比為300～3000，生長厚度為0.4μm的摻雜鎂的氮化鎵層。

可選地，在生長緩沖層之后，該制備方法還可以包括：

停止通入tmga源，控制溫度為1000℃～1200℃，對緩沖層進(jìn)行5分鐘～10分鐘的原位退火。

需要說明的是，在外延生長結(jié)束之后，先將反應(yīng)腔的溫度控制在700℃～800℃之間，在純氮?dú)夥諊逻M(jìn)行5分鐘～15分鐘的退火處理，再將反應(yīng)腔的溫度降至室溫。隨后，將外延片經(jīng)過清洗、沉積、光刻和刻蝕等半導(dǎo)體加工工藝制成單顆芯片。

實(shí)施例三

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種發(fā)光二極管的外延片的制備方法，本實(shí)施例提供的制備方法是實(shí)施例二提供的制備方法的一種具體實(shí)現(xiàn)。具體地，參見圖7，該制備方法包括：

步驟201：提供一藍(lán)寶石襯底。

步驟202：控制生長溫度為575℃，生長壓力為500torr，v/iii摩爾比為1750，在藍(lán)寶石襯底上生長厚度為30nm的氮化鎵層，形成緩沖層。

步驟203：控制生長溫度為1000℃，生長壓力為405torr，v/iii摩爾比為1650，在緩沖層上生長厚度為450nm的氮化鎵層，形成成核層。

步驟204：控制生長溫度為1100℃，生長壓力為405torr，v/iii摩爾比為1650，在成核層上生長厚度為1.25μm的未摻雜氮化鎵層。

步驟205：控制生長溫度為1100℃，生長壓力為405torr，ⅴ/ⅲ比為1650，在未摻雜氮化鎵層上生長厚度為1.9μm的n型氮化鎵層。

步驟206：控制生長壓力為300torr，ⅴ/ⅲ比為2650，在n型氮化鎵層上交替生長10個(gè)厚度為2.5nm的銦鎵氮量子阱層和10個(gè)厚度為17.5nm的氮化鎵量子壘層，銦鎵氮量子阱層的生長溫度為775℃，氮化鎵量子壘層的生長溫度為875℃。

步驟207：控制生長溫度為1050℃，生長壓力為405torr，v/iii摩爾比為1650，在多量子阱層上生長厚度為0.4μm的p型氮化鎵層。

在本實(shí)施例中，在成核層和未摻雜氮化鎵層中插入有一個(gè)應(yīng)力釋放層，按照應(yīng)力釋放層插入的位置和應(yīng)力釋放層的結(jié)構(gòu)，可以劃分出十二種實(shí)現(xiàn)方式，對各種實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行測試的結(jié)果如下表一至表十二所示。進(jìn)行測試時(shí)，先采用光譜儀檢測外延片內(nèi)發(fā)光光線的波長分布情況，再根據(jù)波長分布情況確定最長波長和最短波長，最后計(jì)算出最長波長和最短波長的差值，并采用外延片內(nèi)最長波長與最短波長的差值表示外延片發(fā)光波長的均勻性情況。在表一至表十二中，外延片內(nèi)最長波長與最短波長的差值越小，說明外延片發(fā)光波長的均勻性越好。

表一應(yīng)力釋放層插入在成核層中，應(yīng)力釋放層為未摻雜的氮化鎵層

從表一可以看出，在較低溫度下，生長的應(yīng)力釋放層較差，較薄的厚度即可起到釋放應(yīng)力的作用；相反，隨著應(yīng)力釋放層厚度的增加，反而會(huì)產(chǎn)生新的應(yīng)力，使得波長均勻性變差；隨著溫度的升高，由于應(yīng)力釋放層的晶體質(zhì)量會(huì)稍好，需要較厚的厚度才能釋放底層的應(yīng)力。

表二應(yīng)力釋放層插入在成核層中，應(yīng)力釋放層包括至少一個(gè)第一子層

從表二可以看出，在較低溫度下，由于生長的晶體質(zhì)量較差，摻雜的原子更容易進(jìn)入到晶體結(jié)構(gòu)中，此時(shí)較低的摻雜濃度即可起到釋放應(yīng)力的作用；當(dāng)摻雜濃度增加時(shí)，會(huì)使得晶體質(zhì)量更差，可能會(huì)產(chǎn)生新的應(yīng)力，從而使得波長的均勻性變差。同時(shí)在較低溫度下，生長的應(yīng)力釋放層較差，較薄的厚度即可起到釋放應(yīng)力的作用；相反，隨著應(yīng)力釋放層厚度的增加，反而會(huì)產(chǎn)生新的應(yīng)力，使得波長均勻性變差。隨著溫度的升高，由于應(yīng)力釋放層的晶體質(zhì)量會(huì)稍好，需要較高的摻雜濃度、較厚的厚度才能釋放底層的應(yīng)力。

另外，在第一子層的生長溫度、第一子層的厚度、應(yīng)力釋放層的摻雜濃度、第一子層到的數(shù)量都相同的情況下，第一子層采用n型摻雜時(shí)應(yīng)力釋放的效果與第一子層采用p型摻雜時(shí)應(yīng)力釋放的效果相同；在第一子層的生長溫度、第一子層的厚度、應(yīng)力釋放層的摻雜濃度、第一子層采用的摻雜劑都相同的情況下，第一子層的數(shù)量越多，應(yīng)力釋放的效果越好。

表三應(yīng)力釋放層插入在成核層中，應(yīng)力釋放層包括四個(gè)第二子層，每個(gè)第二子層為未摻雜的氮化鎵層

從表三可以看出，無論各個(gè)第二子層的生長溫度如何變化，第二子層的厚度越大，應(yīng)力釋放的效果越好；同時(shí)在厚度相同的情況下，各個(gè)第二子層的生長溫度沿層疊方向逐層升高時(shí)應(yīng)力釋放的效果最好。

表四應(yīng)力釋放層插入在成核層和未摻雜氮化鎵層之間，應(yīng)力釋放層為未摻雜的氮化鎵層

將表四與表一對比，當(dāng)應(yīng)力釋放層為未摻雜的氮化鎵層時(shí)，應(yīng)力釋放層插入在成核層中和插入在成核層和未摻雜氮化鎵層之間的效果相同，應(yīng)力釋放的效果與應(yīng)力釋放層插入的位置無關(guān)。

表五應(yīng)力釋放層插入在成核層和未摻雜氮化鎵層之間，應(yīng)力釋放層包括至少一個(gè)第一子層

將表五與表二對比，當(dāng)應(yīng)力釋放層包括至少一個(gè)第一子層時(shí)，應(yīng)力釋放層插入在成核層中和插入在成核層和未摻雜氮化鎵層之間的效果相同，應(yīng)力釋放的效果與應(yīng)力釋放層插入的位置無關(guān)。

表六應(yīng)力釋放層插入在成核層和未摻雜氮化鎵層之間，應(yīng)力釋放層包括四個(gè)第二子層，每個(gè)第二子層為未摻雜的氮化鎵層

將表六與表三對比，當(dāng)應(yīng)力釋放層包括多個(gè)第二子層時(shí)，應(yīng)力釋放層插入在成核層中和插入在成核層和未摻雜氮化鎵層之間的效果相同，應(yīng)力釋放的效果與應(yīng)力釋放層插入的位置無關(guān)。

表七應(yīng)力釋放層插入在未摻雜氮化鎵層中，應(yīng)力釋放層為未摻雜的氮化鎵層

將表七與表一對比，當(dāng)應(yīng)力釋放層為未摻雜的氮化鎵層時(shí)，應(yīng)力釋放層插入在成核層中和插入在未摻雜氮化鎵層中的效果一致，應(yīng)力釋放的效果與應(yīng)力釋放層插入的位置無關(guān)。

表八應(yīng)力釋放層插入在未摻雜氮化鎵層中，應(yīng)力釋放層包括至少一個(gè)第一子層

將表八與表二對比，當(dāng)應(yīng)力釋放層包括至少一個(gè)第一子層時(shí)，應(yīng)力釋放層插入在成核層中和插入在未摻雜氮化鎵層中的效果一致，應(yīng)力釋放的效果與應(yīng)力釋放層插入的位置無關(guān)。

表九應(yīng)力釋放層插入在未摻雜氮化鎵層中，應(yīng)力釋放層包括四個(gè)第二子層，每個(gè)第二子層為未摻雜的氮化鎵層

將表九與表三對比，當(dāng)應(yīng)力釋放層包括多個(gè)第二子層時(shí)，應(yīng)力釋放層插入在成核層中和插入在未摻雜氮化鎵層中的效果一致，應(yīng)力釋放的效果與應(yīng)力釋放層插入的位置無關(guān)。

表十應(yīng)力釋放層插入在非摻雜氮化鎵層和n型氮化鎵層之間，應(yīng)力釋放層為未摻雜的氮化鎵層

將表十與表七對比，當(dāng)應(yīng)力釋放層為未摻雜的氮化鎵層時(shí)，應(yīng)力釋放層插入在非摻雜氮化鎵層中和插入在非摻雜氮化鎵層和n型氮化鎵層之間的效果相同，應(yīng)力釋放的效果與應(yīng)力釋放層插入的位置無關(guān)。

表十一應(yīng)力釋放層插入在非摻雜氮化鎵層和n型氮化鎵層之間，應(yīng)力釋放層包括至少一個(gè)第一子層

將表十一與表八對比，當(dāng)應(yīng)力釋放層包括至少一個(gè)第一子層時(shí)，應(yīng)力釋放層插入在非摻雜氮化鎵層中和插入在非摻雜氮化鎵層和n型氮化鎵層之間的效果相同，應(yīng)力釋放的效果與應(yīng)力釋放層插入的位置無關(guān)。

表十二應(yīng)力釋放層插入在非摻雜氮化鎵層和n型氮化鎵層之間，應(yīng)力釋放層包括四個(gè)第二子層，每個(gè)第二子層為未摻雜的氮化鎵層

將表十二與表九對比，當(dāng)應(yīng)力釋放層包括多個(gè)第二子層時(shí)，應(yīng)力釋放層插入在非摻雜氮化鎵層中和插入在非摻雜氮化鎵層和n型氮化鎵層之間的效果相同，應(yīng)力釋放的效果與應(yīng)力釋放層插入的位置無關(guān)。

其中，外延片發(fā)光波長的集中度是用于衡量整個(gè)外延片中不同位置點(diǎn)的發(fā)光波長是否集中，外延片發(fā)光波長的均勻性是指整個(gè)外延片中不同位置點(diǎn)的發(fā)光波長的一致性。當(dāng)外延片發(fā)光波長的集中度較高時(shí)，外延片不同位置點(diǎn)的發(fā)光波長一致性較好，即外延片中發(fā)光波長的均勻性較高。

需要說明的是，在上述實(shí)現(xiàn)方式中，應(yīng)力釋放層的生長壓力為405torr，v/iii摩爾比為1950為例。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)力釋放層的壓力可以為50～760torr中的任意值，v/iii摩爾比也可以為300～3000中的任意值，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果均沒有影響。

上述本發(fā)明實(shí)施例序號(hào)僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。