本發明屬于半導體光電技術領域，特別是指一種氮化物半導體發光器件的外延生長工藝技術。
背景技術：
三元合金材料InGaN作為第三代直接能隙寬禁帶半導體，在光電技術領域有著廣闊的應用前景。通過改變合金中In和Ga的組分，其禁帶寬度在0.7eV到3.4eV范圍內連續可調，幾乎覆蓋整個可見光波段。因此InGaN/GaN多量子阱結構常被用來生長高亮度藍光、綠光和黃光半導體發光器件的有源區。
近年來，隨時III-V族化合物半導體技術的不斷發展，基于InGaN體系的藍光LED和基于AlInGaP體系的紅光LED在性能和發光效率上都取得了極大的突破，然而綠光LED的發展仍然遠遠落后，其發光效率遠低于藍光LED和紅光LED，這就是所謂的“Green Gap”問題。
對于InGaN合金，在高生長溫度的條件下，In原子難以并入，因此高In組分InGaN合金通常需要在800℃以下的低溫條件下生長。在傳統的InGaN合金的外延生長工藝中，所用的氮源通常為NH3。然而由于NH3具有很高的熱穩定性，其在950℃時的分解率只有15%，因此想要獲得高質量的氮化物合金，生長溫度需要在1000℃以上。這將不利于高In組分InGaN合金的生長。同時，在高溫下氮的活性非常強，導致所生長的氮化物合金中氮空位濃度非常高。這是導致長波段氮化物半導體發光器件的發光效率比較低的原因之一。另外，由于NH3的熱穩定性，在生長氮化物合金時NH3的用量很大，通常V/III比需要達到幾千甚至上萬，這對NH3也造成了極大的浪費。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種生長高In組分InGaN/GaN多量子阱有源層中的高In組分InGaN阱層的外延生長工藝，以提高InGaN合金中的In組分，提高長波段氮化物半導體發光器件的發光效率。
本發明的技術方案是：在襯底的同一側依次外延生長緩沖層、非故意摻雜GaN層、n型摻雜GaN層、高In組分InGaN/GaN多量子阱有源層、電子阻擋層和p型摻雜GaN層。本發明特點是：在生長所述高In組分InGaN/GaN多量子阱有源層的高In組分InGaN阱層時，采用的氮源包含在700℃以下即具有高分解能力的含氮化合物。
針對現有的技術問題，本發明在生長所述高In組分InGaN/GaN多量子阱有源層的高In組分InGaN阱層時，采用的氮源包含在700℃以下即具有高分解能力的含氮化合物，通過這種在700℃以下即具有高分解能力的含氮化合物來代替傳統工藝中的NH3作為生長高In組分InGaN合金的氮源，能夠實現在較低的溫度下生長InGaN合金，并且相較于傳統工藝中的NH3提供更多的氮原子，提高氣相中的氮分壓，這些都有利于In的并入，從而提高InGaN合金中的In組分，同時還可避免采用高溫進行InGaN合金外延生長所帶來的一系列問題。
本發明在生長所述高In組分InGaN阱層時，采用的氮源可以全部是在700℃以下即具有高分解能力的含氮化合物，也可以是NH3和在700℃以下即具有高分解能力的含氮化合物所組成的混合氣體。
生長所述高In組分InGaN阱層時的氮源全部是在700℃以下即具有高分解能力的含氮化合物時，以III族源為金屬源，所述含氮化合物與III族源的V/III比為20～80∶1，在該比例范圍內即可提供足夠參與反應的氮原子，減少氮源的使用量。
生長所述高In組分InGaN阱層時的氮源是NH3和在700℃以下即具有高分解能力的含氮化合物所組成的混合氣體時，所述NH3和所述含氮化合物的混合摩爾比為0～9∶1，以III族源為金屬源，所述氮源混合氣體與III族源的V/III比為20～1000∶1，通過NH3的引入，可以調節氣相中的氮分壓。
所述在700℃以下即具有高分解能力的含氮化合物可以為單甲基聯胺（CH3HNNH2，MMHy）、二甲基聯胺（(CH3)2NNH2，DMHy）、叔丁基聯胺（(CH3)3CHNNH2，TBHy）或聯胺（H2NNH2）中的任意一種，這些含氮化合物的裂解能都非常低，能夠在較低的溫度下分解產生InGaN合金所需的氮原子。
優選地，本發明所述高In組分InGaN阱層的生長溫度條件為600℃～900℃。較低的生長溫度有利于InGaN合金中In的并入。所述高In組分InGaN阱層中In的組分在30%以上，用以調節發光波長達到長波波段范圍。
與現有技術相比，本發明采用一種在700℃以下即具有高分解能力的含氮化合物來代替傳統工藝中的NH3作為生長高In組分InGaN合金的氮源，改善了傳統工藝中在低溫條件下生長高In組分InGaN合金時NH3作為氮源分解效率低的問題。同時，在低溫下生長氮的活性沒有高溫下強，并且低分解溫度的氮源能夠提供更多的氮原子，提高氣相中的氮分壓，這些都可以抑制InGaN合金中氮空位的濃度，改善合金質量，提高長波段氮化物半導體發光器件的發光效率，改善“Green Gap”問題。
附圖說明
圖1是本發明的一種發光器件的外延片的結構示意圖。
圖中，100：襯底；101：緩沖層；102：非故意摻雜GaN層；103：n型摻雜GaN層；104：高In組分InGaN/GaN多量子阱有源層；105：電子阻擋層；106：p型摻雜GaN層。
具體實施方式
本發明整個過程采用MOCVD設備生長，生長中高In組分InGaN阱層時加入了在700℃以下即具有高分解能力的含氮化合物作為氮源，其他外延層的生長仍然以NH3作為氮源；以三甲基鎵(TMGa)或三乙基鎵(TEGa)作為Ga源；以三甲基銦(TMIn)作為In源；以三甲基鋁(TMAl)作為Al源；以硅烷(SiH4)作為n型摻雜源；以二茂鎂(Cp2Mg)作為p型摻雜源；以氫氣(H2)或氮氣(N2)作為載氣。
具體生長步驟：
1、在襯底100上生長一層厚度在20nm～40nm之間的緩沖層101，生長所需的氮源為NH3，Ga源為TMGa，生長氣氛為H2氣氛。
2、在緩沖層101上生長一層厚度為2μm左右的非故意摻雜GaN層102，生長所需的氮源為NH3，Ga源為TMGa，生長氣氛為H2氣氛。
3、在非故意摻雜GaN層102上生長一層厚度為2μm左右的n型摻雜GaN層103，生長所需的氮源為NH3，Ga源為TMGa，生長氣氛為H2氣氛。
4、在n型摻雜GaN層103上生長高In組分InGaN/GaN多量子阱有源層104：
共生長5～20對高In組分InGaN/GaN量子阱，在每一對中，高In組分InGaN阱層厚度為3nm左右，GaN壘層厚度為15nm左右，生長所需的Ga源為TEGa，In源為TMIn，生長氣氛切換為N2氣氛。
特別地，在高In組分InGaN/GaN多量子阱有源層的生長過程中，生長阱層時所需的氮源以不同的實施例說明如下。
實施例A：
高In組分InGaN阱層中In的組分在30%以上，生長溫度在600℃～900℃之間。生長高In組分InGaN阱層時所需的氮源完全為700℃以下即具有高分解能力的含氮化合物，所述含氮化合物與III族源的V/III比為20～80∶1。
實施例B：
高In組分InGaN阱層中In的組分在30%以上，生長溫度在600℃～900℃之間。生長高In組分InGaN阱層時所需的氮源為NH3和700℃以下即具有高分解能力的含氮化合物所組成的混合氣體，所述混合氣體中NH3和700℃以下即具有高分解能力的含氮化合物的混合摩爾比為0～9∶1，所述氮源混合氣體與III族源的V/III比為20～1000∶1。
在如上實施例A和實施例B中所述的700℃以下即具有高分解能力的含氮化合物可以包括如下化合物：單甲基聯胺（CH3HNNH2，MMHy）、二甲基聯胺（(CH3)2NNH2，DMHy）、叔丁基聯胺（(CH3)3CHNNH2，TBHy）、聯胺（H2NNH2）等，但是不限于此。
5、在高In組分InGaN/GaN多量子阱有源層104上生長一層厚度在15nm～25nm之間的電子阻擋層105，電子阻擋層105使用p型摻雜AlGaN層，生長所需的氮源為NH3，Ga源為TEGa，Al源為TMAl，生長氣氛為N2氣氛。
6、在電子阻擋層105上生長一層厚度在50nm～100nm之間的p型摻雜GaN層106，生長所需的氮源為NH3，Ga源為TMGa，生長氣氛切換為H2氣氛。
上述實施例僅用于說明而非限制本技術方案，任何不脫離本專利范圍的技術方案，均應涵蓋在本專利的保護范圍之內。