CN105576090A - 发光二极管外延片的制备方法及发光二极管外延片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发光二极管外延片的制备方法及发光二极管外延片，属于半导体技术领域。所述方法包括：提供衬底；在衬底上生长一GaN层作为低温缓冲层；低温缓冲层的生长温度为530～560℃；在低温缓冲层上生长又一GaN层作为高温缓冲层；所述高温缓冲层包括依次层叠在所述低温缓冲层上的第一高温缓冲子层和第二高温缓冲子层；所述第一高温缓冲子层的生长温度高于所述第二高温缓冲子层的生长温度，所述第一高温缓冲子层的生长温度为1060～1090℃，所述第二高温缓冲子层的生长温度为1030～1060℃；且所述第一高温缓冲子层的生长速率慢于所述第二高温缓冲子层的生长速率；在所述高温缓冲层上依次生长N型层、有源层、电子阻挡层和P型层，得到发光二极管外延片。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种发光二极管外延片的制备方法及发光二极管外延片。
背景技术
发光二极管(英文：LightEmittingDiode，缩写：LED)作为一种高效、环保、绿色新型的固态照明光源，正在被迅速广泛地得到应用，如交通信号灯、汽车内外灯、城市景观照明和手机背光源等。
LED外延片是制备LED的晶片。现有的制备LED外延片的方法包括：首先，以较低的温度(例如500℃～600℃)在衬底上生长一GaN层作为低温缓冲层。其次，将温度快速升高，以较高的温度(例如1060℃～1100℃)在低温缓冲层上生长一GaN层作为高温缓冲层。然后，在高温缓冲层上依次生长N型层、有源层和P型层，得到LED外延片。
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：在生长完低温缓冲层后，需要快速升温到高温生长高温缓冲层。当快速升温时，衬底上所形成的热应力不能及时得到释放，衬底将发生翘曲。翘曲太大对LED的各项性能都有负影响，比如波长均匀性会变差，抗静电能力会下降，光电性能也会变差。
发明内容
为了缓解翘曲，本发明实施例提供了一种发光二极管外延片的制备方法及发光二极管外延片。所述技术方案如下：
一方面，提供了一种发光二极管外延片的制备方法，所述方法包括：
提供衬底；
在所述衬底上生长一GaN层作为低温缓冲层；所述低温缓冲层的生长温度为530～560℃；
在所述低温缓冲层上生长又一GaN层作为高温缓冲层；所述高温缓冲层包括依次层叠在所述低温缓冲层上的第一高温缓冲子层和第二高温缓冲子层；所述第一高温缓冲子层的生长温度高于所述第二高温缓冲子层的生长温度，所述第一高温缓冲子层的生长温度为1060～1090℃，所述第二高温缓冲子层的生长温度为1030～1060℃；且所述第一高温缓冲子层的生长速率慢于所述第二高温缓冲子层的生长速率；
在所述高温缓冲层上依次生长N型层、有源层、电子阻挡层和P型层，得到发光二极管外延片。
可选的，所述第二高温缓冲子层的生长速率是所述第一高温缓冲子层的生长速率的1.5～3倍。
若第二高温缓冲子层的生长速率小于第一高温缓冲子层的生长速率的1.5倍，就会由于此层温度较低又长得慢而影响晶体质量。若第二高温缓冲子层的生长速率大于第一高温缓冲子层的生长速率的3倍，就会因为长得太快产生较多的缺陷而影响晶体质量。
可选的，所述第一高温缓冲子层的生长压力高于所述第二高温缓冲子层的生长压力，所述第一高温缓冲子层的生长压力为200～350Torr，所述第二高温缓冲子层的生长压力为100～200Torr。
通过第一高温缓冲子层的生长压力高于第二高温缓冲子层的生长压力，那么，先生长的第一高温缓冲的生长压力相对较高，可以进一步提高外延片的晶体质量。具体地，生长压力较高时，将利于GaN进行三维生长，使GaN岛的尺寸增加，而岛密度降低，岛的合并延迟，因此会降低线缺陷的密度，提高GaN外延的晶体质量。后生长的第二高温缓冲子层的生长压力相对较低，那么，在生长完第一高温缓冲子层之后，需降压生长第二高温缓冲子层。降压生长会利于GaN二维生长，并开始进行稳定的周期性振荡生长GaN晶格；同时，降压是通过快速抽取反应腔室内填充的气体实现，当气体从反应腔里面被快速抽走时，外延片相对要承受气体被快速抽走所带来的压力，该压力能将外延片压平，因此可以进一步缓解外延片翘曲变化过大。
可选的，所述第一高温缓冲子层的厚度为1～1.5微米；所述第二高温缓冲子层的厚度为0.2～0.5微米。
若第一高温缓冲子层的厚度小于1μm，会由于厚度偏薄而影响合并、填平效果。若第一高温缓冲子层的厚度大于1.5μm，也会由于厚度较厚增大翘曲，也会增加总生长时间，成本增加。若第二高温缓冲子层的厚度小于0.2μm，会由于厚度太薄而起不到释放应力从而缓解翘曲变化过大的效果。若第二高温缓冲子层的厚度大于0.5μm，会由于此层温度偏低又长得很厚而影响晶体质量。
可选的，所述高温缓冲层还包括层叠在所述第二高温缓冲子层上的第三高温缓冲子层；所述第三高温缓冲子层的生长温度高于所述第一高温缓冲子层的生长温度，所述第三高温缓冲子层的生长压力与所述第一高温缓冲子层的生长压力相同，所述第三高温缓冲子层的生长速率与所述第一高温缓冲子层的生长速率相同。
通过第三高温缓冲子层的生长温度高于第一高温缓冲子层的生长温度，第三高温缓冲子层的生长压力与第一高温缓冲子层的生长压力相同，第三高温缓冲子层的生长速率与第一高温缓冲子层的生长速率相同，这样，相比于第二高温缓冲子层，第三高温缓冲子层的生长压力较高、生长温度较高、生长速率较慢；这样，在生长完第二高温缓冲子层之后，需要升压和升温并慢速生长第三高温缓冲子层，升压和升温均有利于提升晶体质量，这对第二高温缓冲子层的较差的生长质量进行了一定补偿，最终使得此层的填平效果较好，阻止较多的缺陷向上延伸。
可选的，所述第三高温缓冲子层的生长温度为1070～1100℃。
若第三高温缓冲子层的生长温度低于1070℃，就不会起到对第二高温缓冲子层的较差的生长质量进行补偿的效果，也不会阻止较多的缺陷向上延伸，若第三高温缓冲子层的生长温度高于1100℃，会产生较多的因温度高引起的表面缺陷，如六角、亮点。
可选的，所述第三高温缓冲子层的厚度为0.5～1微米。
若第三高温缓冲子层的厚度小于0.5μm，会由于厚度偏薄而不能有效补偿第二高温缓冲子层的较差的晶体质量。若第三高温缓冲子层的厚度大于1μm，会由于此层温度较高又生长较厚而产生表面缺陷的风险和增加生长时间。
可选的，所述第三高温缓冲子层中掺有Si，所述第三高温缓冲子层中掺有的Si的浓度低于所述N型层中掺有的Si的浓度。
通过第三高温缓冲子层掺杂Si，能够阻挡缺陷的产生，提高了晶体质量。
可选的，所述第三高温缓冲子层中掺有的Si的浓度为5×1017/cm3～5×1018/cm3。
另一方面，提供了一种发光二极管外延片，所述发光二极管外延片由前述制备方法制备。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过第一高温缓冲子层的生长温度高于第二高温缓冲子层的生长温度，且第一高温缓冲子层的生长速率慢于第二高温缓冲子层的生长速率；那么，先生长的第一高温缓冲的生长速度较慢和生长温度较高，这样，第一高温缓冲子层可以发挥传统高温缓冲层的作用，即提高外延片的晶体质量。具体地，生长温度较高时，会使得反应物分子之间迁移率加快而使得GaN材料内部缺陷减少，即提高晶体质量；生长速度较慢时，也利于GaN进行填平，并开始周期性振荡生长GaN晶格，提高晶体质量。后生长的第二高温缓冲子层的生长速度较快和生长温度较低，这样，在生长完第一高温缓冲子层之后，需降温生长第二高温缓冲子层。降温则可以释放高温生长带来的应力，缓解翘曲变化过大而影响后续的生长；而快速生长则能够防止低温生长时产生过多的缺陷而影响总的晶体质量。
附图说明
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。
图1是本发明第一实施例提供的一种发光二极管外延片的制备方法的流程图；
图2是本发明第二实施例提供的一种发光二极管外延片的制备方法的流程图；
图3是本发明第三实施例提供的一种发光二极管外延片的结构示意图。
具体实施方式
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。
图1示出了本发明第一实施例提供的一种发光二极管外延片的制备方法，参见图1，该方法包括如下步骤：
步骤101、提供衬底。
其中，衬底可以是Si、SiC、蓝宝石、ZnO、GaAs、GaP、MgO、Cu或W衬底。
步骤102、在衬底上生长一GaN层作为低温缓冲层。
其中低温缓冲层的生长温度为530～560℃。
步骤103、在低温缓冲层上生长又一GaN层作为高温缓冲层。
其中高温缓冲层包括依次层叠在低温缓冲层上的第一高温缓冲子层和第二高温缓冲子层。第一高温缓冲子层的生长温度高于第二高温缓冲子层的生长温度，第一高温缓冲子层的生长温度为1060～1090℃，第二高温缓冲子层的生长温度为1030～1060℃；且第一高温缓冲子层的生长速率慢于第二高温缓冲子层的生长速率。
步骤104、在高温缓冲层上依次生长N型层、有源层、电子阻挡层和P型层，得到发光二极管外延片。
在实现时，可以采用金属有机化合物化学气相沉淀(英文：MetalOrganicChemicalVaporDeposition，缩写：MOCVD)方式生长低温缓冲层、高温缓冲层、N型层、有源层、电子阻挡层和P型层。
本发明实施例通过第一高温缓冲子层的生长温度高于第二高温缓冲子层的生长温度，且第一高温缓冲子层的生长速率慢于第二高温缓冲子层的生长速率；那么，先生长的第一高温缓冲的生长速度较慢和生长温度较高，这样，第一高温缓冲子层可以发挥传统高温缓冲层的作用，即提高外延片的晶体质量。具体地，生长温度较高时，会使得反应物分子之间迁移率加快而使得GaN材料内部缺陷减少，即提高晶体质量；生长速度较慢时，也利于GaN进行填平，并开始周期性振荡生长GaN晶格，提高晶体质量。后生长的第二高温缓冲子层的生长速度较快和生长温度较低，这样，在生长完第一高温缓冲子层之后，需降温生长第二高温缓冲子层。降温则可以释放高温生长带来的应力，缓解翘曲变化过大而影响后续的生长；而快速生长则能够防止低温生长时产生过多的缺陷而影响总的晶体质量。
图2示出了本发明第二实施例提供的一种发光二极管外延片的制备方法。在本实施例中，将以MOCVD方式制备发光二极管外延片为例，对第一实施例的制备方法进行详细介绍。参见图2，该方法包括如下步骤：
步骤201、提供衬底。
在本实施中，衬底可以是蓝宝石衬底。
在本实施例中，采用MOCVD生长低温缓冲层、高温缓冲层、N型层、有源层、电子阻挡层和P型层时，可以采用高纯H2(氢气)或高纯N2(氮气)或高纯H2和高纯N2的混合气体作为载气，高纯NH3作为氮源，三甲基镓(TMGa)及三乙基镓(TEGa)作为镓源，三甲基铟(TMIn)作为铟源，硅烷(SiH4)作为N型掺杂剂及硅源，三甲基铝(TMAl)作为铝源，二茂镁(CP2Mg)作为P型掺杂剂。
步骤202、在衬底上生长一GaN层作为低温缓冲层。
其中低温缓冲层的生长温度为530～560℃，生长压力为200～500Torr，厚度为15～30nm。
具体地，低温缓冲层生长在蓝宝石衬底上的有利于晶体生长的长晶面上。
作为可选的实施方式，在生长低温缓冲层之前，本步骤202还包括：先对衬底进行预处理。该预处理方式包括：在氢气气氛下，高温烘烤衬底。其中，烘烤温度可以为1000～1100℃，烘烤压力可以为200～500Torr，烘烤时间可以为5～6分钟。
具体地，烘烤衬底的设备可以采用MOCVD设备，MOCVD设备的型号可以是VeecoC4或者VeecoK465i。
步骤203、在低温缓冲层上依次生长第一高温缓冲子层和第二高温缓冲子层。
其中，第一高温缓冲子层的生长温度高于第二高温缓冲子层的生长温度。
第一高温缓冲子层的生长温度为1060～1090℃。若第一高温缓冲子层的生长温度低于1060度，会影响反应物分子之间的迁移率而使得GaN材料内部缺陷增加，即降低晶体质量。若第一高温缓冲子层的生长温度大于1090℃，会因为生长温度过高而烤掉低温缓冲层。优选的，第一高温缓冲子层的生长温度为1065-1090℃，这样，既能保证晶体质量不变差，也不会烤掉低温缓冲层。
第二高温缓冲子层的生长温度为1030～1060℃。若第二高温缓冲子层的生长温度低于1030℃，会由于生长温度太低而严重影响晶体质量。若第二高温缓冲子层的生长温度高于1060℃，又会由于温度偏高而起不到释放应力，从而减小翘曲的效果。优选的，第二高温缓冲子层的生长温度为1035-1055℃，既可以起到释放应力缓解翘曲的效果，又不会因为温度太低而影响晶体质量。
进一步的，第一高温缓冲子层的生长速率慢于第二高温缓冲子层的生长速率。
可选的，第二高温缓冲子层的生长速率是第一高温缓冲子层的生长速率的1.5～3倍。若第二高温缓冲子层的生长速率小于第一高温缓冲子层的生长速率的1.5倍，就会由于此层温度较低又长得慢而影响晶体质量。若第二高温缓冲子层的生长速率大于第一高温缓冲子层的生长速率的3倍，就会因为长得太快产生较多的缺陷而影响晶体质量。优选的，第二高温缓冲子层的生长速率是第一高温缓冲子层的生长速率的1.6-2.8倍，这样的生长速率可以有效晶体质量。
可选的，第一高温缓冲子层的生长压力高于第二高温缓冲子层的生长压力，第一高温缓冲子层的生长压力为200～350Torr，第二高温缓冲子层的生长压力为100～200Torr。
若第一高温缓冲子层的生长压力小于200Torr，就起不到高压会产生较大体积晶种的效果，若第一高温缓冲子层的生长压力大于350Torr，又会因为压力太高影响后续的合并、填平效果而引起缺陷。优选的，第一高温缓冲子层的生长压力为250-300Torr，既可以起到高压的效果，又不会引起缺陷导致晶体质量变差。
若第二高温缓冲子层的生长压力小于100Torr，就会由于压力太低生长太薄导致二维生长效果较差。若第二高温缓冲子层的生长压力大于200Torr，有会由于压力太高而不利于二维生长模式，进行合并、填平。优选的，第二高温缓冲子层的生长压力为100-150Torr，既可以起到低压利于二维生长的效果，又利于合并、填平而开始稳定的周期性振荡。
通过第一高温缓冲子层的生长压力高于第二高温缓冲子层的生长压力，那么，先生长的第一高温缓冲的生长压力相对较高，可以进一步提高外延片的晶体质量。具体地，生长压力较高时，将利于GaN进行三维生长，使GaN岛的尺寸增加，而岛密度降低，岛的合并延迟，因此会降低线缺陷的密度，提高GaN外延的晶体质量。后生长的第二高温缓冲子层的生长压力相对较低，那么，在生长完第一高温缓冲子层之后，需降压生长第二高温缓冲子层。降压生长会利于GaN二维生长，并开始进行稳定的周期性振荡生长GaN晶格；同时，降压是通过快速抽取反应腔室内填充的气体实现，当气体从反应腔里面被快速抽走时，外延片相对要承受气体被快速抽走所带来的压力，该压力能将外延片压平，因此可以进一步缓解外延片翘曲变化过大。
其中，第一高温缓冲子层的厚度可以为1～1.5微米；第二高温缓冲子层的厚度可以为0.2～0.5微米。
若第一高温缓冲子层的厚度小于1μm，会由于厚度偏薄而影响合并、填平效果。若第一高温缓冲子层的厚度大于1.5μm，也会由于厚度较厚增大翘曲，也会增加总生长时间，成本增加。优选的，第一高温缓冲子层的厚度为0.8-1.3μm，这样的厚度既利于合并、填平，也不会增大翘曲。
若第二高温缓冲子层的厚度小于0.2μm，会由于厚度太薄而起不到释放应力从而缓解翘曲变化过大的效果。若第二高温缓冲子层的厚度大于0.5μm，会由于此层温度偏低又长得很厚而影响晶体质量。优选的，第二高温缓冲子层的厚度为0.25-0.45μm，既可以保证释放应力的效果，又不会影响晶体质量。
其中，第一高温缓冲子层和第二高温缓冲子层均为GaN层。
作为可选的实施方式，在生长完第二高温缓冲子层之后，该步骤203还包括：在第二高温缓冲子层上生长一GaN层作为第三高温缓冲子层。
其中，第三高温缓冲子层的生长温度高于第一高温缓冲子层的生长温度。
可选的，第三高温缓冲子层的生长温度为1070～1100℃。若第三高温缓冲子层的生长温度低于1070℃，就不会起到对第二高温缓冲子层的较差的生长质量进行补偿的效果，也不会阻止较多的缺陷向上延伸，若第三高温缓冲子层的生长温度高于1100℃，会产生较多的因温度高引起的表面缺陷，如六角、亮点。优选的，第三高温缓冲子层的生长温度为1075-1095℃，既可补偿第二高温缓冲子层生长的晶体质量，又不会因为温度高而产生表面缺陷。
进一步地，第三高温缓冲子层的生长压力与第一高温缓冲子层的生长压力相同，且第三高温缓冲子层的生长速率与第一高温缓冲子层的生长速率相同。
具体地，第三高温缓冲子层的生长压力为200-350Torr。若第三高温缓冲子层的生长压力低于200Torr，会使得此层长得薄而盖不住第二高温缓冲子层的缺陷，若第三高温缓冲子层的生长压力大于350Torr，又会由于长得太厚而增大翘曲，也会由于压力高再次把翘曲变大。优选的，第三高温缓冲子层的生长压力为250-300Torr，既可保证合适的厚度盖住缺陷，又可保证翘曲不会再增大。
通过第三高温缓冲子层的生长温度高于第一高温缓冲子层的生长温度，第三高温缓冲子层的生长压力与第一高温缓冲子层的生长压力相同，第三高温缓冲子层的生长速率与第一高温缓冲子层的生长速率相同，这样，相比于第二高温缓冲子层，第三高温缓冲子层的生长压力较高、生长温度较高、生长速率较慢；这样，在生长完第二高温缓冲子层之后，需要升压和升温并慢速生长第三高温缓冲子层，升压和升温均有利于提升晶体质量，这对第二高温缓冲子层的较差的生长质量进行了一定补偿，最终使得此层的填平效果较好，阻止较多的缺陷向上延伸。
可选的，第三高温缓冲子层的厚度为0.5～1微米。若第三高温缓冲子层的厚度小于0.5μm，会由于厚度偏薄而不能有效补偿第二高温缓冲子层的较差的晶体质量。若第三高温缓冲子层的厚度大于1μm，会由于此层温度较高又生长较厚而产生表面缺陷的风险和增加生长时间。优选的，第三高温缓冲子层的厚度为0.6-0.8μm，可有效补偿第二高温缓冲子层的晶体质量和避免表面缺陷的产生风险。
可选的，第三高温缓冲子层中掺有Si，第三高温缓冲子层中掺有的Si的浓度低于N型层中掺有的Si的浓度。
可选的，第三高温缓冲子层中掺有的Si的浓度为5×1017/cm3～5×1018/cm3。
通过第三高温缓冲子层掺杂Si，能够阻挡缺陷的产生，提高了晶体质量。
步骤204、在第二高温缓冲子层上生长N型层。
N型层可以为掺Si的GaN层，厚度可以为2-3微米。
生长N型层时，生长温度可以为1000-1100℃，生长压力可以为200-300Torr。
需要说明的是，如果步骤203中生长了第三高温缓冲子层，则本步骤204包括：在第三高温缓冲子层上生长N型层。
步骤205、在N型层上生长有源层。
有源层可以包括若干交替生长的InGaN阱层和GaN垒层。InGaN阱层和GaN垒层的层数可以为11-13。
其中，InGaN阱层的厚度可以为2-3nm，GaN垒层的厚度可以为8-11nm。，InGaN阱层和GaN垒层的总厚度可以为130-160nm。
具体地，生长有源层时，生长压力可以是200Torr。生长InGaN阱层时，生长温度为760-780℃。生长GaN垒层时，生长温度为860-890℃。
步骤206、在有源层上生长电子阻挡层。
可选的，电子阻挡层为掺Al、掺Mg的AlyGa1-yN(y为0.15～0.25)层，电子阻挡层的厚度可以为30-50nm。
具体地，生长电子阻挡层时，生长温度可以为930-970℃，生长压力可以控制在100Torr。
步骤207、在电子阻挡层上生长P型层。
可选的，P型层为掺杂Mg的GaN层，P型层的厚度可以为60-100nm。
具体地，生长P型层时，生长温度可以为940-970℃，生长压力可以控制在200-500Torr。
步骤208、活化P型层，得到发光二极管外延片。
P型层的活化方式包括：在氮气气氛下，烘烤P型层。烘烤时间可以是20-30分钟，烘烤温度可以为650-750℃。
需要说明的是，活化P型层主要是活化P型层中掺杂的Mg，使Mg活化后产生更多的空穴，避免由于不活化而导致欧姆接触差引起芯片亮度低和电压高的情况。
试验人员分别获得两片外延片，第一样品和第二样品。第一样品的高温缓冲层是采用传统高温缓冲层生长方法生长，第二样品的高温缓冲层是采用本实施例提供的生长方法生长。其后分别对第一样品和第二样品在相同的工艺条件下镀110nm的氧化铟锡金属氧化物(英文：IndiumTinOxides，缩写：ITO)层、120nm的Cr/Pt/Au电极和40nm的SiO2保护层，并分别将处理后的第一样品和第二样品研磨切割成305μm*635μm(12mi*25mil)的芯粒和229μm*559μm(9mi*22mil)的芯粒共两种芯粒。接着在处理后的第一样品和第二样品的相同位置各自挑选200颗晶粒，在相同的工艺条件下，封装成白光LED。最后采用积分球分别在驱动电流120mA和60mA条件下测试来自于第一样品的晶粒和来自于第二样品的晶粒的光电性能。试验结果显示，两种来自于第二样品的晶粒与两种来自于第一样品的晶粒相比，光强分别在120mA和60mA驱动电流下有明显提升，抗静电能力明显升高，这就说明采用本实施例提供的方法生长的结构晶体质量较好。
图3示出了本发明第三实施例提供的一种发光二极管外延片，该发光二极管外延片采用如第一实施例或第二实施例提供的制备方法制备得到。参见图3，该发光二极管外延片包括衬底1、以及依次层叠在衬底1上的低温缓冲层2、高温缓冲层3、N型层4、有源层5、电子阻挡层6、和P型层7。
其中，高温缓冲层3包括第一高温缓冲子层311和第二高温缓冲子层312。高温缓冲层3还可以包括层叠在第二高温缓冲子层312上的第三高温缓冲子层313。
第一高温缓冲子层311采用相对高温高压生长方式，第二高温缓冲子层312采用低压、低温、快速生长方式，第三高温缓冲子层313采用相对高温高压且低速生长方式。其中第一高温缓冲子层311和第三高温缓冲子层313的生长压力高于第二高温缓冲子层312的生长压力，第三高温缓冲子层313的生长温度高于第一高温缓冲子层311的生长温度和高于第二高温缓冲子层312的生长温度；第一高温缓冲子层311的厚度大于第三高温缓冲子层313的厚度和第二高温缓冲子层312的厚度；第二高温缓冲子层312的生长速度高于第一高温缓冲子层311和第三高温缓冲子层313的生长速度。
可选的，第一高温缓冲子层311和第三高温缓冲子层313的生长压力均为200-350Torr，第二高温缓冲子层312的生长压力为100-200Torr。优选的，第一高温缓冲子层311和第三高温缓冲子层313的生长压力为250-300Torr。第二高温缓冲子层312的生长压力为100-150Torr。
可选的，第一高温缓冲子层311的生长温度为1060-1090℃，第二高温缓冲子层312的生长温度为1030-1060℃，第三高温缓冲子层313的生长温度为1070-1100℃。优选的，第一高温缓冲子层311的生长温度为1065-1090℃，第二高温缓冲子层312的生长温度为1035-1055℃，第三高温缓冲子层313的生长温度为1075-1095℃。
可选的，第一高温缓冲子层311的厚度为1-1.5μm，第二高温缓冲子层312的厚度为0.2-0.5μm，第三高温缓冲子层313的厚度为0.5-1μm。优选的，第一高温缓冲子层311的厚度为0.8-1.3μm，第二高温缓冲子层312的厚度为0.25-0.45μm，第三高温缓冲子层313的厚度为0.6-0.8μm。
可选的，第二高温缓冲子层312的生长速度是第一高温缓冲子层311和第三高温缓冲子层313的1.5-3倍。优选的，第二高温缓冲子层312的生长速度是第一高温缓冲子层311和第三高温缓冲子层313的1.6-2.8倍。
其中，第一高温缓冲子层311、第二高温缓冲子层312均是本征GaN层，第三高温缓冲子层313可以是掺杂少量Si的GaN层。
本发明实施例通过第一高温缓冲子层的生长温度高于第二高温缓冲子层的生长温度，且第一高温缓冲子层的生长速率慢于第二高温缓冲子层的生长速率；那么，先生长的第一高温缓冲的生长速度较慢和生长温度较高，这样，第一高温缓冲子层可以发挥传统高温缓冲层的作用，即提高外延片的晶体质量。具体地，生长温度较高时，会使得反应物分子之间迁移率加快而使得GaN材料内部缺陷减少，即提高晶体质量；生长速度较慢时，也利于GaN进行填平，并开始周期性振荡生长GaN晶格，提高晶体质量。后生长的第二高温缓冲子层的生长速度较快和生长温度较低，这样，在生长完第一高温缓冲子层之后，需降温生长第二高温缓冲子层。降温则可以释放高温生长带来的应力，缓解翘曲变化过大而影响后续的生长；而快速生长则能够防止低温生长时产生过多的缺陷而影响总的晶体质量。
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。
Claims (10)
1.一种发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
提供衬底；
在所述衬底上生长一GaN层作为低温缓冲层；所述低温缓冲层的生长温度为530～560℃；
在所述低温缓冲层上生长又一GaN层作为高温缓冲层；所述高温缓冲层包括依次层叠在所述低温缓冲层上的第一高温缓冲子层和第二高温缓冲子层；所述第一高温缓冲子层的生长温度高于所述第二高温缓冲子层的生长温度，所述第一高温缓冲子层的生长温度为1060～1090℃，所述第二高温缓冲子层的生长温度为1030～1060℃；且所述第一高温缓冲子层的生长速率慢于所述第二高温缓冲子层的生长速率；
在所述高温缓冲层上依次生长N型层、有源层、电子阻挡层和P型层，得到发光二极管外延片。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二高温缓冲子层的生长速率是所述第一高温缓冲子层的生长速率的1.5～3倍。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一高温缓冲子层的生长压力高于所述第二高温缓冲子层的生长压力，所述第一高温缓冲子层的生长压力为200～350Torr，所述第二高温缓冲子层的生长压力为100～200Torr。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一高温缓冲子层的厚度为1～1.5微米；所述第二高温缓冲子层的厚度为0.2～0.5微米。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高温缓冲层还包括层叠在所述第二高温缓冲子层上的第三高温缓冲子层；所述第三高温缓冲子层的生长温度高于所述第一高温缓冲子层的生长温度，所述第三高温缓冲子层的生长压力与所述第一高温缓冲子层的生长压力相同，所述第三高温缓冲子层的生长速率与所述第一高温缓冲子层的生长速率相同。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第三高温缓冲子层的生长温度为1070～1100℃。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第三高温缓冲子层的厚度为0.5～1微米。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第三高温缓冲子层中掺有Si，所述第三高温缓冲子层中掺有的Si的浓度低于所述N型层中掺有的Si的浓度。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第三高温缓冲子层中掺有的Si的浓度为5×1017/cm3～5×1018/cm3。
10.一种发光二极管外延片，其特征在于，所述发光二极管外延片由权利要求1至9中任一项所述的发光二极管外延片的制备方法制备。
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