長(zhǎng)，在橫向生長(zhǎng)的過(guò)程中會(huì)釋放外延層(如GaN)與異質(zhì)襯底(如藍(lán)寶石)之間的大部分應(yīng)力，使在異質(zhì)襯底上生長(zhǎng)外延層出現(xiàn)的位錯(cuò)轉(zhuǎn)向甚至煙滅，顯著降低外延片中的位錯(cuò)密度，將位錯(cuò)密度從l*1019-2*1019cnT2降低到2*1018-5*1018cnT2，提高LED的內(nèi)量子效率、晶體質(zhì)量和光電性能(如減少漏電電流)。
[0064]步驟104:在第二設(shè)定條件下，在第一二維層上生長(zhǎng)第二三維層。
[0065]具體地，第一設(shè)定條件和第二設(shè)定條件滿足如下關(guān)系中的一種或多種:
[0066]第二設(shè)定條件中的生長(zhǎng)溫度比第一設(shè)定條件中的生長(zhǎng)溫度低50-200°C ;
[0067]第二設(shè)定條件中的生長(zhǎng)溫度比第一設(shè)定條件中的生長(zhǎng)溫度低10_50°C，第二設(shè)定條件中的生長(zhǎng)壓力比第一設(shè)定條件中的生長(zhǎng)壓力高，且第二設(shè)定條件中的生長(zhǎng)壓力大于或等于 200torr ；
[0068]第二設(shè)定條件中的生長(zhǎng)壓力比第一設(shè)定條件中的生長(zhǎng)壓力高，且第二設(shè)定條件中的生長(zhǎng)壓力大于或等于300torr ；
[0069]第二設(shè)定條件中的生長(zhǎng)溫度比第一設(shè)定條件中的生長(zhǎng)溫度低至少10°C，第二設(shè)定條件中的V / III比比第一設(shè)定條件中的V / III比低，且第二設(shè)定條件中的V / III比大于200。
[0070]其中，V / III比為V價(jià)原子與III價(jià)原子的摩爾比。
[0071]例如，第一設(shè)定條件和第二設(shè)定條件可以滿足如下關(guān)系:第二設(shè)定條件中的生長(zhǎng)溫度比第一設(shè)定條件中的生長(zhǎng)溫度低50-200 V，第二設(shè)定條件中的生長(zhǎng)壓力比第一設(shè)定條件中的生長(zhǎng)壓力高，且第二設(shè)定條件中的生長(zhǎng)壓力大于或等于300torr(詳見(jiàn)實(shí)施例二)。第一設(shè)定條件和第二設(shè)定條件也可以滿足如下關(guān)系:第二設(shè)定條件中的生長(zhǎng)溫度比第一設(shè)定條件中的生長(zhǎng)溫度低至少10°C，第二設(shè)定條件中的V /III比比第一設(shè)定條件中的V /III比低，且第二設(shè)定條件中的V /III比大于200(詳見(jiàn)實(shí)施例三)。第一設(shè)定條件和第二設(shè)定條件還可以滿足如下關(guān)系:第二設(shè)定條件中的生長(zhǎng)溫度比第一設(shè)定條件中的生長(zhǎng)溫度低10-50°C，第二設(shè)定條件中的生長(zhǎng)壓力比第一設(shè)定條件中的生長(zhǎng)壓力高，且第二設(shè)定條件中的生長(zhǎng)壓力大于或等于200torr(詳見(jiàn)實(shí)施例四)。
[0072]可以理解地，本發(fā)明在生長(zhǎng)第一二維層之后，通過(guò)將第一設(shè)定條件改為第二設(shè)定條件，利用PSS凸出部分的側(cè)壁，誘導(dǎo)第二三維層的生長(zhǎng)。具體地，第二設(shè)定條件與第一設(shè)定條件相比，溫度較低、壓力較高、V /III比較低、或者溫度較低、壓力較高、V /III比較低的組合，促使生長(zhǎng)三維層。
[0073]在步驟104的執(zhí)行過(guò)程中，由于三維層為三維島狀的III族氮化物層，III族氮化物層與PSS交界處產(chǎn)生的缺陷方向從垂直向上變?yōu)閮A斜向上，相鄰兩個(gè)傾斜向上的缺陷會(huì)合后產(chǎn)生煙滅，降低了外延層的缺陷密度，提高了外延片的晶體質(zhì)量、光電性能、以及LED的發(fā)光效率。
[0074]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，第二設(shè)定條件中的生長(zhǎng)溫度比第一設(shè)定條件中的生長(zhǎng)溫度低50-2000C，或者，第二設(shè)定條件中的生長(zhǎng)溫度比第一設(shè)定條件中的生長(zhǎng)溫度低10-50°C，第二設(shè)定條件中的生長(zhǎng)壓力比第一設(shè)定條件中的生長(zhǎng)壓力高，且第二設(shè)定條件中的生長(zhǎng)壓力大于或等于200torr時(shí)，所達(dá)到的效果最為明顯。第二設(shè)定條件中的生長(zhǎng)溫度比第一設(shè)定條件中的生長(zhǎng)溫度低至少10°C，第二設(shè)定條件中的V /III比比第一設(shè)定條件中的V /III比低，且第二設(shè)定條件中的V /III比大于200時(shí)，達(dá)到的效果其次。第二設(shè)定條件中的生長(zhǎng)壓力比第一設(shè)定條件中的生長(zhǎng)壓力高，且第二設(shè)定條件中的生長(zhǎng)壓力大于或等于300torr時(shí)，達(dá)到的效果最不明顯，但還是有效果。
[0075]步驟105:在第二三維層上生長(zhǎng)第二二維層。
[0076]可以理解地，在步驟105的執(zhí)行過(guò)程中，外延片會(huì)再次出現(xiàn)橫向生長(zhǎng)，在橫向生長(zhǎng)的過(guò)程中會(huì)進(jìn)一步使位錯(cuò)轉(zhuǎn)向甚至煙滅，從而進(jìn)一步降低外延片中的位錯(cuò)密度，位錯(cuò)密度降低到2*1018以下，提高LED的內(nèi)量子效率、晶體質(zhì)量和光電性能(如降低漏電、提高保護(hù)電壓、增加使用壽命)。
[0077]在本實(shí)施例中，第一三維層和第二三維層為三維島狀的III族氮化物層，第一二維層和第二二維層為平面狀的III族氮化物層。
[0078]可選地，111族氮化物層中的111族氮化物可以為8隊(duì)41隊(duì)63隊(duì)111隊(duì)1'故中任一種，或者BN、AlN、GaN、InN, TIN中至少兩種的二元或多元合晶。
[0079]在本實(shí)施例的一種實(shí)現(xiàn)方式中，第一三維層和第一二維層的總厚度可以小于PSS凸出部分與PSS凹陷部分之間的距離。
[0080]可以理解地，第一三維層等是在PSS凹陷部分內(nèi)沿著PSS凸出部分的側(cè)壁生長(zhǎng)，而第二三維層的生長(zhǎng)需要利用PSS凸出部分的側(cè)壁，因此需要保證第二三維層生長(zhǎng)之前，外延層的厚度小于PSS凸出部分與PSS凹陷部分之間的距離。
[0081]圖2為PSS凸出部分的示意圖，曲線X所包圍的區(qū)域表示PSS凸出部分，直線y所在的區(qū)域?yàn)镻SS凹陷部分，h為PSS凸出部分與PSS凹陷部分之間的距離。
[0082]在本實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，在步驟104之前，該生長(zhǎng)方法還可以包括:
[0083]在第三設(shè)定條件下，在第一二維層上生長(zhǎng)三維誘導(dǎo)層；
[0084]其中，第三設(shè)定條件與第一設(shè)定條件滿足如下關(guān)系中的一種或多種:
[0085]第三設(shè)定條件中的生長(zhǎng)溫度比第一設(shè)定條件中的生長(zhǎng)溫度高至少10°C ;
[0086]第三設(shè)定條件中的生長(zhǎng)壓力比第一設(shè)定條件中的生長(zhǎng)壓力高，且第三設(shè)定條件中的生長(zhǎng)壓力大于或等于500torr ；
[0087]第三設(shè)定條件中的生長(zhǎng)溫度比第一設(shè)定條件中的生長(zhǎng)溫度低至少150°C。
[0088]可以理解地，當(dāng)?shù)谌O(shè)定條件中的生長(zhǎng)溫度比第一設(shè)定條件中的生長(zhǎng)溫度高至少10°c時(shí)，更高的生長(zhǎng)溫度將使Ga、Al等III族原子具有更高的迀移率，減少了III族原子在PSS上的浸潤(rùn)，III族原子較難附著在PSS凸出部分的側(cè)壁上，III族氮化物容易形成三維生長(zhǎng)，長(zhǎng)出三維層。當(dāng)?shù)谌O(shè)定條件中的生長(zhǎng)壓力大于或等于500torr，或者第三設(shè)定條件中的生長(zhǎng)溫度比第一設(shè)定條件中的生長(zhǎng)溫度低至少150°C時(shí)，更高的生長(zhǎng)壓力和更低的生長(zhǎng)溫度將有利于III族氮化物層在PSS凸出部分的側(cè)壁上形成非平面結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)出三維層。
[0089]在本實(shí)施例的又一種實(shí)現(xiàn)方式中，該生長(zhǎng)方法還可以包括:
[0090]在第二二維層上進(jìn)行至少一次第二三維層和第二二維層的生長(zhǎng)；
[0091]其中，每次進(jìn)行第二三維層和第二二維層的生長(zhǎng)，包括:
[0092]在第二設(shè)定條件下，在第二二維層上再次生長(zhǎng)第二三維層；
[0093]在再次生長(zhǎng)的第二三維層上再次生長(zhǎng)第二二維層。
[0094]可選地，每次進(jìn)行第二三維層和第二二維層的生長(zhǎng)之前的第一三維層、第一二維層、第二三維層和第二二維層的總厚度，可以小于PSS凸出部分與PSS凹陷部分之間的距離。
[0095]可選地，在每次進(jìn)行第二三維層和第二二維層的生長(zhǎng)之前，該生長(zhǎng)方法還可以包括:
[0096]在第三設(shè)定條件下，在第二二維層上生長(zhǎng)三維誘導(dǎo)層；
[0097]其中，第三設(shè)定條件與第一設(shè)定條件滿足如下關(guān)系中的一種或多種:
[0098]第三設(shè)定條件中的生長(zhǎng)溫度比第一設(shè)定條件中的生長(zhǎng)溫度高至少10°C ;
[0099]第三設(shè)定條件中的生長(zhǎng)壓力比第一設(shè)定條件中的生長(zhǎng)壓力高，且第三設(shè)定條件中的生長(zhǎng)壓力大于或等于500torr ；
[0100]第三設(shè)定條件中的生長(zhǎng)溫度比第一設(shè)定條件中的生長(zhǎng)溫度低至少150°C。
[0101]本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)在第一二維層上再次生長(zhǎng)第二三維層和第二二維層，由于三維層為三維島狀的III族氮化物層，III族氮化物層與PSS交界處產(chǎn)生的缺陷方向從垂直向上變?yōu)閮A斜向上，相鄰兩個(gè)傾斜向上的缺陷會(huì)合后產(chǎn)生煙滅，降低了外延層的缺陷密度，提高了外延片的晶體質(zhì)量、光電性能、以及LED的發(fā)光效率。而且再次生長(zhǎng)第二三維層和第二二維層，將使外延片再一次實(shí)現(xiàn)橫向生長(zhǎng)，進(jìn)一步提高了外延片的晶體質(zhì)量、光電性能、以及發(fā)光效率。
[0102]實(shí)施例二
[0103]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種發(fā)光二極管外延片的生長(zhǎng)方法，在本實(shí)施例中，III族氮化物層為GaN，第一設(shè)定條件和第二設(shè)定條件可以滿足如下關(guān)系:第二設(shè)定條件中的生長(zhǎng)溫度比第一設(shè)定條件中的生長(zhǎng)溫度低50-200 V，第二設(shè)定條件中的生長(zhǎng)壓力比第一設(shè)定條件中的生長(zhǎng)壓力高，且第二設(shè)定條件中的生長(zhǎng)壓力大于或等于300tOrr。參見(jiàn)圖3，該生長(zhǎng)方法包括:
[0104]步驟201:將PSS裝入反應(yīng)室，在4中加熱至1040-1080°C，烘烤6分鐘(min)，壓力為 150torr。
[0105]步驟202:生長(zhǎng)GaN緩沖層，GaN緩沖層的厚度為15_35nm，NH3流量為5-15升/分鐘(slm)，TMGa流量為280-350微摩爾/分鐘，溫度500 °C，壓力為650torr。
[0106]在目前大規(guī)模生產(chǎn)用的金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉淀(Metal Organic ChemicalVapor D印osit1n，簡(jiǎn)稱(chēng)MOCVD)中，一般都安裝有原位反射率監(jiān)控裝置，可用來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)外延材料的生長(zhǎng)過(guò)程、研宄分析其生長(zhǎng)機(jī)制。一般的原位反射率監(jiān)控系統(tǒng)是通過(guò)一束波長(zhǎng)為633 (或950) nm的單色光正入射到正在生長(zhǎng)的外延片的表面，實(shí)時(shí)收集外延片表面的反射光信號(hào)，對(duì)外延材料的生長(zhǎng)進(jìn)行原位、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。反射率的高低隨著外延材料表面的平整程度變化，外延材料表面越平整，反射率越高。
[0107]圖4為本實(shí)施例的GaN生長(zhǎng)過(guò)程中的原位反射率曲線。步驟202對(duì)應(yīng)圖4中的a部分。從圖4的a部分可以看出，執(zhí)行步驟202時(shí)，反射率后面略有升尚，這反映了 GaN緩沖層的生長(zhǎng)，但該層很薄，整體反射率仍較低。
[0108]步驟203:6min鐘內(nèi)將溫度升至1050°C，保溫30-90秒(s)，對(duì)GaN緩沖層退火重結(jié)晶，壓力為500torr。
[0109]圖4為本實(shí)施例的GaN生長(zhǎng)過(guò)程中的原位反射率曲線。步驟203對(duì)應(yīng)圖4中的b部分。從圖4的b