[发明专利]一种降低位错密度的LED外延片制作方法

权利要求书

1.一种降低位错密度的LED外延片制作方法，其特征在于，依次包括：处理衬底、生长低温GaN缓冲层、生长非掺杂GaN层、生长掺杂Si的N型GaN层、生长多量子阱层、生长AlGaN电子阻挡层、生长掺杂Mg的P型GaN层和降温冷却，

所述生长多量子阱层依次包括生长MQWs1和生长MQWs2；其中，

所述生长MQWs1包括依次生长InGaN过渡层、蒸镀Al层、制作正三角形图形的SiO₂层、生长GaN过渡层，具体为：

将反应腔压力控制在300-320mbar，反应腔温度控制在700-720℃，通入NH₃、TMGa以及TMIn，生长厚度为3-5nm的InGaN过渡层；

将外延片从MOCVD反应腔中取出，放入电子束真空镀膜反应腔，在所述InGaN阱层上蒸镀120-140nm厚的Al单质薄膜；

将蒸镀有所述Al单质薄膜的外延片从电子束真空镀膜反应腔中取出，放入PECVD反应腔，在Al单质薄膜上面沉积130-160nm厚的SiO₂薄膜；

将沉积有所述SiO₂薄膜的外延片从PECVD反应腔中取出，然后采用光刻技术在SiO₂薄膜的表面形成正三角形图形，接着采用化学湿法腐蚀的方法去除多余SiO₂薄膜，在Al单质薄膜表面形成多个正三角形图形的SiO₂薄膜层，所述正三角形的边长为800-900nm，相邻两个正三角形中心的距离为1200-1300nm；

将表面形成有正三角形图形的SiO₂薄膜层的外延片放入MOCVD反应腔，控制反应腔温度在720-750℃，通入NH₃、TMGa及H₂，在外延片上表面生长5-7nm的GaN过渡层，生长过程中控制反应腔压力从520mbar渐变增加至600mbar，且控制镓原子与氮原子的摩尔比从1.2：1渐变减少至0.8：1；

所述生长MQWs2包括2-8个周期性生长的In_xGa_(1-x)N阱层和GaN垒层，具体为：

将反应腔压力控制在300-320mbar，降低反应腔温度至620℃-640℃，通入N₂、NH₃、TMGa以及TMIn，生长厚度为3nm-4nm的所述In_xGa_(1-x)N阱层，其中，x＝0.15-0.25；

控制反应腔压力不变，升高反应腔温度至800℃-820℃，通入N₂、NH₃、TMGa，生长厚度为8nm-10nm的GaN垒层；

周期性依次进行生长In_xGa_(1-x)N阱层和GaN垒层的步骤，周期数为2-8个。

2.根据权利要求1所述的降低位错密度的LED外延片制作方法，其特征在于，在1000-1100℃的温度下，通入100-130L/min的H₂，保持反应腔压力100-300mbar，处理蓝宝石衬底5-10min。

3.根据权利要求2所述的降低位错密度的LED外延片制作方法，其特征在于，所述生长低温GaN缓冲层的具体过程为：

降温至500-600℃，保持反应腔压力300-600mbar，通入流量为10000-20000sccm的NH₃、50-100sccm的TMGa及100-130L/min的H₂，在蓝宝石衬底上生长厚度为20-40nm的低温GaN缓冲层；

升高温度到1000-1100℃，保持反应腔压力300-600mbar，通入流量为30000-40000sccm的NH₃和100-130L/min的H₂，保温300-500s，将低温GaN缓冲层腐蚀成不规则岛形。