CN102738328B - 一种发光二极管的外延片及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发光二极管的外延片及制造方法，外延片包括：衬底、依次覆盖在衬底上的缓冲层、至少一个N型层、发光层、至少一个P型层和透明导电层，至少一个P型层中的一个P型层包括至少3个子P型层，各子P型层的厚度和掺杂浓度不同。方法：提供衬底并在衬底上依次生长缓冲层、至少一个N型层、发光层、至少一个P型层和透明导电层，生长至少一个P型层中的一个P型层包括：以第一预定掺杂浓度沉积，使P型层生长至第一厚度；以第二预定掺杂浓度沉积，使P型层生长至第二厚度；以第三预定掺杂浓度沉积，使P型层生长至第三厚度。本发明提高了发光二极管的发光效率。

Description

一种发光二极管的外延片及其制造方法

技术领域

本发明涉及二极管领域，特别涉及一种发光二极管外延片及其制造方法。

背景技术

发光二极管是由半导体材料制成的发光元件。一般地，发光二极管主要由支架、银胶、芯片、金线、环氧树脂组成。

其中，芯片是发光二极管的核心组件，它是由外延片经过多道工序加工而成。因此，外延片的结构决定了发光二极管的质量。外延片主要由衬底、缓冲层、多量子阱、P(Positive，带正电的)型层和N(Negative，带负电的)型层等部分组成。当电流作用于芯片的时候，电子就会被推向P型层；在P型层里，电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量。在现有技术中，发光二极管的P型层为一个掺杂浓度和厚度相同的层。

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：

由于P型层的掺杂浓度和厚度相同，当上述电子被推向P型层时，电子将无法得到充分扩展，影响了电子跟空穴复合效率，从而影响了发光二极管的发光效率。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种发光二极管的外延片及制造方法。所述技术方案如下：

一种发光二极管的外延片，所述外延片包括衬底、依次覆盖在所述衬底上的缓冲层、至少一个N型层、发光层、第一P型层、第二P型层、第三P型层和透明导电层，所述第一P型层、第二P型层、第三P型层中的一个P型层包括至少3个子P型层，各所述子P型层的厚度和掺杂浓度不同；

所述第一P型层、第二P型层和第三P型层中的一个P型层包括3个子P型层，所述3个子P型层为第一子P型层、依次覆盖在所述第一子P型层上的第二子P型层和第三子P型层；

所述第一子P型层的厚度大于所述第二子P型层的厚度；所述第一子P型层和所述第三子P型层的掺杂浓度高于所述第二子P型层的掺杂浓度；或者，

所述第一P型层、第二P型层和第三P型层中的一个P型层为3～15个周期的超晶格结构；每个周期的所述超晶格结构包括第四子P型层和覆盖在所述第四子P型层上的第五子P型层；所述第四子P型层厚度和掺杂浓度均大于所述第五子P型层的厚度和掺杂浓度。

进一步地，所述第一子P型层的厚度为10nm～200nm，所述第二子P型层和所述第三子P型层的厚度均为3nm～200nm；所述第一子P型层、所述第二子P型层和所述第三子P型层的掺杂浓度分别为1×10²⁰/cm³～5×10¹⁷/cm³、0～5×10¹⁸/cm³和5×10¹⁸/cm³～5×10²⁰/cm³。

进一步地，所述第四子P型层和所述第五子P型层的厚度分别为10nm～200nm和3nm～50nm；所述第四子P型层和所述第五子P型层的掺杂浓度分别为5×10¹⁷/cm³～5×10²⁰/cm³和0～5×10¹⁸/cm³。

优选地，所述P型层为5个周期的所述超晶格结构。

其中，各所述子P型层由AlxInyGa1-x-yN制成，其中，0≤x＜1，0≤y＜1，x+y＜1。

其中，所述N型层有4层，且每层的浓度和/或组分不同。

其中，所述P型层有3层，每层的浓度和/或组分不同；且其中一个所述P型层包括所述至少3个子P型层。

一种发光二极管外延片的制造方法，所述方法包括提供衬底并在所述衬底上依次生长缓冲层、至少一个N型层、发光层、第一P型层、第二P型层、第三P型层和透明导电层，生长所述第一P型层、第二P型层、第三P型层中的一个P型层包括：

以第一预定掺杂浓度沉积，使所述P型层生长至第一厚度；

以第二预定掺杂浓度沉积，使所述P型层生长至第二厚度；

以第三预定掺杂浓度沉积，使所述P型层生长至第三厚度；

其中，所述第一预定掺杂浓度、所述第二预定掺杂浓度和所述第三预定掺杂浓度各不相同；所述第一厚度、所述第二厚度和所述第三厚度各不相同；

所述第一厚度大于所述第二厚度；所述第一预定掺杂浓度和所述第三预定掺杂浓度度高于所述第二预定掺杂浓度；或者，

连续生长3-15个周期的超晶格结构，每个周期的超晶格结构的生长方法包括：

以第四预定掺杂浓度沉积，使所述P型层生长至第四厚度；

以第五预定掺杂浓度沉积，使所述P型层生长至第五厚度；

所述第四厚度和第四预定掺杂浓度均大于所述第五厚度和第五预定掺杂浓度。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过发光二极管的外延片中至少一个P型层中一个P型层包括至少3个厚度与掺杂浓度不同的子P型层，使得P型层的掺杂浓度和厚度不同，当电流作用于芯片的时候，电子在P型层中低掺杂区域得到充分扩展，提高电子跟空穴复合效率，从而提高了发光二极管的发光效率。

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是本发明实施例1提供的一种发光二极管的外延片的结构示意图；

图2是本发明实施例2提供的一种发光二极管的外延片的结构示意图；

图3是本发明实施例2提供的一种发光二极管的外延片的第二P型层的结构示意图；

图4是本发明实施例3提供的一种发光二极管的外延片的第二P型层的结构示意图；

附图中，各标号所代表的组件列表如下：

1衬底，2缓冲层，3N型层，4发光层，5P型层，6透明导电层，7第一N型层，8第二N型层，9第三N型层，10第四N型层，11第一P型层，12第二P型层，13第三P型层，12a第一子P型层，12b第二子P型层，12c第三子P型层，101第四子P型层，102第五子P型层。

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。

实施例1

本发明实施例1提供了一种发光二极管的外延片，参照图1，该外延片包括衬底1、依次覆盖在衬底1上的缓冲层2、至少一个N型层3、发光层4、至少一个P型层5和透明导电层6。其中，该至少一个P型层5中的一个P型层包括至少3个子P型层，各子P型层的厚度与掺杂浓度不同。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过发光二极管的外延片中至少一个P型层中一个P型层包括至少3个厚度与掺杂浓度不同的子P型层，使得P型层的掺杂浓度和厚度不同，当电流作用于芯片的时候，电子在P型层中低掺杂区域得到充分扩展，提高电子跟空穴复合效率，从而提高了发光二极管的发光效率。

实施例2

本发明实施例2提供了一种发光二极管的外延片，参照图2，该外延片包括：衬底1、依次覆盖在衬底1上的缓冲层2、至少一个N型层3、发光层4、至少一个P型层5和透明导电层6。其中，该至少一个P型层5中的一个P型层包括至少3个子P型层，各子P型层的厚度与掺杂浓度不同。

具体地，衬底1为适合氮化镓及其它半导体外延材料生长的材料，例如氮化镓单晶、蓝宝石、单晶硅、碳化硅单晶等。

其中，缓冲层2可以是一个单层，也可以是复合缓冲层。本发明实施例2介绍一种由两个缓冲层构成的复合缓冲层。该复合缓冲层包括低温缓冲层和高温缓冲层。具体地，低温缓冲层的组分为GaN；厚度为15nm～30nm；优选地，厚度为20nm。高温缓冲层的组分为高温不掺杂的GaN；厚度为0.8μm～2μm；优选地，厚度为1.2μm。

其中，当发光二极管的外延片包括两个以上的N型层时，该两个以上的N型层可称为复合N型层，每层的浓度和/或组分不同。本发明实施例2介绍一种4个N型层构成的复合N型层。该复合N型层包括第一N型层7、第二N型层8、第三N型层9以及第四N型层10。

进一步地，第一N型层7为掺杂浓度按梯度增加的N型层，掺杂浓度从1×10¹⁷/cm³变化到5×10¹⁸/cm³；厚度在0.2μm～1μm之间；优选地，厚度为0.8μm。

进一步地，第二N型层8为掺杂浓度稳定的N型层；厚度在1.2μm～3.5μm之间；优选地，厚度为3.5μm。

进一步地，第三N型层9的掺杂浓度稳定；厚度在10nm～100nm之间；优选地，厚度为20nm。

第三N型层9的掺杂浓度低于第一N型层7的平均浓度，低于第二N型层8的掺杂浓度，远低于第四N型层10的掺杂浓度，目的是为了提高载流子的迁移率。

进一步地，第四N型层10的掺杂浓度稳定；厚度在10nm～50nm之间；优选地，厚度为10nm。

第四N型层10浓度高于第二N型层8，该层是整个N型区域浓度最高的区域，目的是为了获得更高的载流子浓度。

其中，发光层4由6～15个周期的In_aGa_1-aN(0＜a＜1)/GaN多量子阱组成；阱的厚度在2nm～3nm之间。垒的厚度在5～30nm之间。

其中，当发光二极管的外延片包括两个以上的P型层时，该两个以上的P型层可称为复合P型层，每层的浓度和/或组分不同。本发明实施例2介绍一种3个P型层构成的复合P型层。该复合P型层包括第一P型层11、第二P型层12、第三P型层13。其中，第二P型层12包括至少3个厚度与掺杂浓度不同的子P型层。

进一步地，第一P型层11为P型宽禁带电子阻挡层，第一P型层11的组分为Al_xIn_yGa_1-x-yN(0≤x＜1，0≤y＜1，x+y＜1)；该层Mg掺杂浓度Mg/Ga摩尔比介于1/100～1/4之间；厚度在10nm～200nm之间。该层禁带宽度大于最后一个垒的禁带宽度，可控制在4eV～5.5eV之间。

进一步地，第二P型层12为P型Al_xIn_yGa_1-x-yN(0≤x＜1，0≤y＜1，x+y＜1)组合层；厚度在10nm～800nm之间。

参见图3，第二P型层12包括3个子P型层，各子P型层的厚度与掺杂浓度不同。该3个子P型层为第一子P型层12a、依次覆盖在第一子P型层12a上的第二子P型层12b和第三子P型层12c。第一子P型层12a厚度大于第二子P型层12b，且第一子P型层12a和第三子P型层12c的掺杂浓度均高于第二子P型层12b。

第一子P型层12a的组分为Al_xIn_yGa_1-x-yN(0≤x＜1，0≤y＜1，x+y＜1)，即，该组分可以为AlGaN，InGaN三元合金，也可以为AlInGaN四元合金。

进一步地，第一子P型层12a的掺杂浓度为1×10²⁰/cm³～5×10¹⁷/cm³；厚度为10nm～200nm。优选地，第一子P型层12a的掺杂浓度从1×10²⁰/cm³梯度变化到5×10¹⁷/cm³。

第二子P型层12b的组分为Al_xIn_yGa_1-x-yN(0≤x＜1，0≤y＜1，x+y＜1)，可以为GaN，也可以为AlGaN，InGaN三元合金，也可以为AlInGaN四元合金。

进一步地，第二子P型层12b的掺杂浓度为0～5×10¹⁸/cm³；其厚度为3nm～200nm。优选地，第二子P型层12b的掺杂浓度从0梯度变化至5×10¹⁸/cm³。

第三子P型层12c的组分为Al_xIn_yGa_1-x-yN(0≤x＜1，0≤y＜1，x+y＜1)，可以为GaN，也可以为AlGaN，InGaN三元合金，也可以为AlInGaN四元合金。

进一步地，第三子P型层12c的掺杂浓度为5×10¹⁸/cm³～5×10²⁰/cm³；厚度为3nm～200nm。优选地，第三子P型层12c的掺杂浓度从5×10¹⁸/cm³梯度变化到5×10²⁰/cm³。

值得说明的是，当第二P型层12中的子P型层数量超过3个时，除了上述的三个子P型层外，其他多个低掺杂子层与第二P型子层15b的结构类似。另外，本发明实施例2中各子P型层由与其他P型层相同的组分Al_xIn_yGa_1-x-yN，使得整个P型层中晶格排列整齐，从而使衬底延伸上来的位错线在P型层转向，能够提高发光二极管的抗静电能力。

进一步地，第三P型层13为P型接触层，该层Mg掺杂浓度Mg/Ga摩尔比介于1/100～1/4之间；厚度在5nm～20nm之间；优选地，厚度为15nm。

值得说明的是，本发明实施例2中第一P型层11或第三P型层13可以采用与第二P型层12相同的包含至少3个子P型层的结构，必须满足的条件是其中一个P型层包括至少3个子P型层。

另外，透明导电层的结构为现有的结构，在此不再详述。

其中，经过清洗、沉积、光刻和刻蚀等半导体加工工艺制程后，将上述结构的外延片制成尺寸大小为10×8mil的发光二极管芯片。经芯片测试电流10mA时，单颗芯片光输出功率为8mW，工作电压3.21V；可抗静电：人体模式5000V。而采用传统的外延片制成的芯片，单颗芯片光的输出功率仅为7mW。可见，上述结构的外延片提高了发光二极管的发光效率。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过发光二极管的外延片中至少一个P型层中一个P型层包括第一子P型层、第二子P型层和第三子P型层，使得P型层的掺杂浓度和厚度不同，当电流作用于芯片的时候，电子在P型层中低掺杂区域得到充分扩展，提高电子跟空穴复合效率，从而提高了发光二极管的发光效率。

实施例3

本发明的实施例3提供了一种发光二极管的外延片，其中，该外延片包括衬底、缓冲层、至少一个N型层、发光层、至少一个P型层和透明导电层。

其中，衬底、缓冲层、至少一个N型层、发光层和透明导电层同本发明实施例2中衬底1、缓冲层2、至少一个N型层3、发光层4和透明导电层6，在此不再详述。

其中，当发光二极管的外延片包括两个以上的P型层时，该两个以上的P型层可称为复合P型层。本发明实施例3介绍一种3个P型层构成的复合P型层。该复合P型层包括第一P型层、第二P型层12、第三P型层。其中，第一P型层和第三P型层同本发明实施例2中第一P型层11和第三P型层13，在此不再详述。

参见图4，第二P型层12为超晶格结构。具体地，第二P型层12由3到15个周期的超晶格结构组成，图3中显示的5个周期的超晶格结构为最佳方案。其中，每个周期的超晶格结构包括第四子P型层101和覆盖在第四子P型层101上的第五子P型层102；第四子P型层101厚度大于第五子P型层102，同时第四子P型层101的掺杂浓度高于第五子P型层102。

第四子P型层101的组分为Al_xIn_yGa_1-x-yN(0≤x＜1，0≤y＜1，x+y＜1)，可以为GaN，可以为AlGaN，InGaN三元合金，也可以为AlInGaN四元合金。

进一步地，第四子P型层101的掺杂浓度为5×10¹⁷/cm³～5×10²⁰/cm³；厚度为10nm～200nm。优选地，第四子P型层101的掺杂浓度从5×10¹⁷/cm³梯度变化至5×10²⁰/cm³。

第五子P型层102的组分为Al_xIn_yGa_1-x-yN(0≤x＜1，0≤y＜1，x+y＜1)，可以为GaN，也可以为AlGaN，InGaN三元合金，也可以为AlInGaN四元合金。

进一步地，第五子P型层102的掺杂浓度为0～5×10¹⁸/cm³；厚度为3nm～50nm。优选地，第五子P型层102的掺杂浓度从0梯度变化至5×10¹⁸/cm³。

值得说明的是，本发明实施例3中第一P型层或第三P型层可以采用与第二P型层12相同的超晶格结构，必须满足的条件是其中一个P型层为该超晶格结构。

其中，经过清洗、沉积、光刻和刻蚀等半导体加工工艺制程后，将上述结构的外延片制成尺寸大小为10×8mil的发光二极管芯片。经芯片测试电流10mA时，测试电流10mA，单颗芯片光输出功率为6.3mW，工作电压3.15V，可抗静电：人体模式5000V。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过发光二极管的外延片中至少一个P型层中一个P型层包含5个周期的超晶格结构，使得P型层的掺杂浓度和厚度不同，当电流作用于芯片的时候，电子在P型层中低掺杂区域得到充分扩展，提高电子跟空穴复合效率，从而提高了发光二极管的发光效率。

实施例4

本发明实施例4提供了一种发光二极管外延片的制造方法，该方法包括提供衬底并在衬底上依次生长缓冲层、至少一个N型层、发光层、至少一个P型层和透明导电层。

其中，生长该至少一个P型层中的一个P型层包括：

以第一预定掺杂浓度沉积，使P型层生长至第一厚度。

以第二预定掺杂浓度沉积，使P型层生长至第二厚度。

以第三预定掺杂浓度沉积，使P型层生长至第三厚度。

其中，第一预定掺杂浓度、第二预定掺杂浓度和第三预定掺杂浓度各不相同；第一厚度、第二厚度和第三厚度各不相同。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过发光二极管的外延片中至少一个P型层中一个P型层包括至少3个厚度与掺杂浓度不同的子P型层，使得P型层的掺杂浓度和厚度不同，当电流作用于芯片的时候，电子在P型层中低掺杂区域得到充分扩展，提高电子跟空穴复合效率，从而提高了发光二极管的发光效率。

实施例5

本发明实施例5提供了一种发光二极管外延片的制造方法，该方法包括提供衬底并在衬底上依次生长缓冲层、至少一个N型层、发光层、至少一个P型层和透明导电层。

本发明实施例5描述的外延片制造方法中，以高纯氢气(H2)或氮气(N2)作为载气，以三甲基镓(TMGa)、三甲基铝(TMAl)、三甲基铟(TMIn)和氨气(NH3)分别作为Ga、Al、In和N源，用硅烷(SiH4)、二茂镁(Cp2Mg)分别作为N、P型掺杂剂。该制造方法具体描述如下：

步骤501：对衬底进行清洁和氮化。

将衬底在氢气气氛里退火，清洁衬底1表面，温度控制在1050℃～1180℃之间；优选地，温度为1120℃；然后进行氮化处理。

步骤502：生长缓冲层。

进一步地，本步骤包括步骤5021～5022：

步骤5021：生长低温缓冲层。

降低温度，生长厚度为15nm～30nm的低温缓冲层。优选地，厚度为20nm。该层由GaN构成。生长过程中，通入TMGa，生长温度控制在500℃～650℃之间；优选地，生长温度为585℃；生长压力控制在300Torr～760Torr；优选地，生长压力为420Torr；Ⅴ/Ⅲ摩尔比为500～3000；优选地，Ⅴ/Ⅲ摩尔比为900。

步骤5022：生长高温缓冲层。

低温缓冲层生长结束后，生长高温缓冲层。停止通入TMGa，将衬底温度升高1120℃，对低温缓冲层在原位进行退火处理，退火时间为8分钟；退火之后，调节温度，生长由高温不掺杂的GaN构成的，厚度为0.8μm～2μm的高温缓冲层，优选地，厚度为1.2μm。生长过程中，生长温度在1000℃～1200℃之间；优选地，生长温度为1120℃；生长压力在50Torr～760Torr；优选地，生长压力为200Torr；Ⅴ/Ⅲ摩尔比为300～3000；优选地，Ⅴ/Ⅲ摩尔比为1500。

步骤503：生长该至少一个N型层。

其中，高稳缓冲层生长结束后，生长该至少一个N型层。以4个N型层为例，本步骤具体包括：

首先，生长厚度在0.2μm～1μm之间的第一N型层，优选地，厚度为0.8μm；，掺杂浓度从1×10¹⁷/cm³变化到5×10¹⁸/cm³。生长过程中，生长温度为1000℃～1200℃之间；优选地，生长温度为1120℃；生长压力为50Torr～760Torr之间；优选地，生长压力为150Torr；Ⅴ/Ⅲ摩尔比为300～3000之间；优选地，Ⅴ/Ⅲ摩尔比为1800。

其次，生长厚度在1.2μm～3.5μm之间的第二N型层，优选地，厚度为3.5μm；该层的掺杂浓度稳定。生长过程中，生长温度为1000℃～1200℃；优选地，生长温度为1120℃；生长压力在50Torr～760Torr之间；优选地，生长压力为150Torr；Ⅴ/Ⅲ摩尔比为300～3000；优选地，Ⅴ/Ⅲ摩尔比为1800。

然后，生长厚度在10nm～100nm之间的第三N型层，优选地，厚度为20nm；该层的掺杂浓度稳定。生长过程中，生长温度在1000℃～1200℃之间；优选地，生长温度为1120℃；生长压力在50Torr～760Torr之间；优选地，生长压力为150Torr；Ⅴ/Ⅲ摩尔比为300～3000；优选地，Ⅴ/Ⅲ摩尔比为2800。

最后，生长厚度在10nm～50nm之间的第四N型层，优选地，厚度为10nm；该层的掺杂浓度稳定。生长过程中，生长温度在1000℃～1200℃之间；优选地，生长温度为1120℃；生长压力在50Torr～760Torr之间；优选地，生长压力为150Torr；Ⅴ/Ⅲ摩尔比在300～3000之间；优选地，Ⅴ/Ⅲ摩尔比为2800。

步骤504：生长发光层。

N型层生长结束以后，生长6至15个周期的In_aGa_1-aN(0＜a＜1)/GaN多量子阱，厚度在2nm～3nm之间。生长过程中，生长温度在720℃～820℃之间；生长压力在200Torr～400Torr之间；Ⅴ/Ⅲ摩尔比在300～5000之间。特别地，垒的厚度在5～30nm之间，生长温度在820～920℃之间；生长压力在200Torr～400Torr之间；Ⅴ/Ⅲ摩尔比在300～5000之间。

步骤505：生长该至少一个P型层。

发光层生长结束后，生长该至少一个P型层。以3个P型层为例，本步骤具体包括步骤5051～5053：

步骤5051：生长厚度在10nm～200nm之间的第一P型层，组分为Al_xIn_yGa_1-x-yN(0≤x＜1，0≤y＜1，x+y＜1)；该层Mg掺杂浓度Mg/Ga摩尔比介于1/100～1/4之间。生长过程中，生长温度在950℃～1080℃之间；生长压力50Torr～500Torr之间；Ⅴ/Ⅲ摩尔比为1000～20000。

步骤5052：生长厚度在10nm～800nm之间的第二P型层。

具体地，生长第二P型层包括下列步骤A～C：

步骤A：以第一预定掺杂浓度沉积，使第二P型层生长至第一厚度。

其中，假设第一厚度的第二P型层为第一子P型层。具体地，生长厚度为10nm～200nm的第一子P型层，掺杂浓度从1×10²⁰/cm³梯度变化到5×10¹⁷/cm³，组分为Al_xIn_yGa_1-x-yN(0≤x＜1，0≤y＜1，x+y＜1)；生长过程中，生长温度在800℃～1080℃之间；生长压力在50Torr～500Torr之间。

步骤B：以第二预定掺杂浓度沉积，使第二P型层生长至第二厚度。

其中，假设第二厚度的第二P型层为第二子P型层。具体地，生长厚度为3nm～200nm的第二子P型层，掺杂浓度在0～5×10¹⁸/cm³之间，组分为Al_xIn_yGa_1-x-yN(0≤x＜1，0≤y＜1，x+y＜1)；生长过程中，生长温度在800℃～1080℃之间；生长压力在50Torr～500Torr之间。

步骤C：以第三预定掺杂浓度沉积，使第二P型层生长至第三厚度。

其中，假设第三厚度的第二P型层为第三子P型层。具体地，生长厚度为3nm～200nm的第三子P型层，掺杂浓度从5×10¹⁸/cm³梯度变化到5×10²⁰/cm³，组分为Al_xIn_yGa_1-x-yN(0≤x＜1，0≤y＜1，x+y＜1)；生长过程中，生长温度在800℃～1080℃之间；生长压力在50Torr～500Torr之间。

其中，第一预定掺杂浓度、第二预定掺杂浓度和第三预定掺杂浓度各不相同；第一厚度、第二厚度和第三厚度各不相同。

步骤5053：生长第三P型层，厚度在5nm～20nm之间；优选地，厚度为15nm；该层Mg掺杂浓度Mg/Ga摩尔比介于1/100～1/4之间。生长过程中，生长温度在850℃～1050℃之间；优选地，生长温度为1050℃；生长压力100Torr～760Torr之间；优选地，生长压力为200Torr；Ⅴ/Ⅲ摩尔比介于1000～20000之间；优选地，Ⅴ/Ⅲ摩尔比为10000。

步骤506：生长透明导电层。

其中，透明导电层的生长工艺采用现有的工艺方法，在此不再详述。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过发光二极管的外延片中至少一个P型层中一个P型层包括至少3个厚度与掺杂浓度不同的子P型层，使得P型层的掺杂浓度和厚度不同，当电流作用于芯片的时候，电子在P型层中低掺杂区域得到充分扩展，提高电子跟空穴复合效率，从而提高了发光二极管的发光效率。

实施例6

本发明实施例6提供了一种发光二极管外延片的制造方法，该方法包括提供衬底并在衬底上依次生长缓冲层、至少一个N型层、发光层、至少一个P型层和透明导电层。该方法具体包括：

步骤601～604，同本发明实施例5中步骤501～504，在此不再详述。

步骤605：生长该至少一个P型层。

其中，本步骤包括步骤6051～6053。步骤6051和6053同本发明实施例5中步骤5051和5053，在此步骤详述。下面详细介绍步骤6052。

步骤6052：生长第二P型层。

具体地，在第二P型层中连续生长3-15个周期的超晶格结构。每个周期的超晶格结构制造方法包括步骤a～b：

步骤a：以第四预定掺杂浓度沉积，使第二P型层生长至第四厚度。

其中，假设第四厚度的第二P型层为第四子P型层。具体地，生长厚度为10nm～200nm的第四子P型层，掺杂浓度在5×10¹⁷/cm³～5×10²⁰/cm³之间，组分为Al_xIn_yGa_1-x-yN(0≤x＜1，0≤y＜1，x+y＜1)。生长过程中，生长温度在800℃～1080℃之间；生长压力在50Torr～500Torr之间。

步骤b：以第五预定掺杂浓度沉积，使第二P型层生长至第五厚度。

其中，假设第五厚度的第二P型层为第五子P型层。具体地，生长厚度为3nm～50nm的第五子P型层，掺杂浓度在0～5×10¹⁸/cm³之间，组分为Al_xIn_yGa_1-x-yN(0≤x＜1，0≤y＜1，x+y＜1)。生长过程中，生长温度在800℃～1080℃之间；生长压力在50Torr～500Torr之间。

其中，第四预定掺杂浓度和第五预定掺杂浓度不同；第四厚度和第五厚度不同。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过发光二极管的外延片中至少一个P型层中一个P型层包括至少3个厚度与掺杂浓度不同的子P型层，使得P型层的掺杂浓度和厚度不同，当电流作用于芯片的时候，电子在P型层中低掺杂区域得到充分扩展，提高电子跟空穴复合效率，从而提高了发光二极管的发光效率。

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 (8)

1.一种发光二极管的外延片，所述外延片包括衬底、依次覆盖在所述衬底上的缓冲层、至少一个N型层、发光层、第一P型层、第二P型层、第三P型层和透明导电层，其特征在于，所述第一P型层、第二P型层和第三P型层中的一个P型层包括至少3个子P型层，各所述子P型层的厚度和掺杂浓度不同；

所述第一P型层、第二P型层和第三P型层中的一个P型层包括3个子P型层，所述3个子P型层为第一子P型层、依次覆盖在所述第一子P型层上的第二子P型层和第三子P型层；

所述第一子P型层的厚度大于所述第二子P型层的厚度；所述第一子P型层和所述第三子P型层的掺杂浓度高于所述第二子P型层的掺杂浓度；或者，

所述第一P型层、第二P型层和第三P型层中的一个P型层为3～15个周期的超晶格结构；每个周期的所述超晶格结构包括第四子P型层和覆盖在所述第四子P型层上的第五子P型层；所述第四子P型层厚度和掺杂浓度均大于所述第五子P型层的厚度和掺杂浓度。

2.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，所述第一子P型层的厚度为10nm～200nm，所述第二子P型层和所述第三子P型层的厚度均为3nm～200nm；所述第一子P型层、所述第二子P型层和所述第三子P型层的掺杂浓度分别为1×10²⁰/cm³～5×10¹⁷/cm³、0～5×10¹⁸/cm³和5×10¹⁸/cm³～5×10²⁰/cm³。

3.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，所述第四子P型层和所述第五子P型层的厚度分别为10nm～200nm和3nm～50nm；所述第四子P型层和所述第五子P型层的掺杂浓度分别为5×10¹⁷/cm³～5×10²⁰/cm³和0～5×10¹⁸/cm³。

4.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，所述P型层为5个周期的所述超晶格结构。

5.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，各所述子P型层由Al_xIn_yGa_1-x-yN制成，其中，0≤x＜1，0≤y＜1，x+y＜1。

6.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，所述N型层有4层，且每层的浓度和/或组分不同。

7.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，所述P型层有3层，每层的浓度和/或组分不同；且其中一个所述P型层包括所述至少3个子P型层。

8.一种发光二极管外延片的制造方法，所述方法包括提供衬底并在所述衬底上依次生长缓冲层、至少一个N型层、发光层、第一P型层、第二P型层、第三P型层和透明导电层，其特征在于，生长所述第一P型层、第二P型层、第三P型层中的一个P型层包括：

以第一预定掺杂浓度沉积，使所述P型层生长至第一厚度；

以第二预定掺杂浓度沉积，使所述P型层生长至第二厚度；

以第三预定掺杂浓度沉积，使所述P型层生长至第三厚度；

其中，所述第一预定掺杂浓度、所述第二预定掺杂浓度和所述第三预定掺杂浓度各不相同；所述第一厚度、所述第二厚度和所述第三厚度各不相同；

所述第一厚度大于所述第二厚度；所述第一预定掺杂浓度和所述第三预定掺杂浓度度高于所述第二预定掺杂浓度；或者，

连续生长3-15个周期的超晶格结构，每个周期的超晶格结构的生长方法包括：

以第四预定掺杂浓度沉积，使所述P型层生长至第四厚度；

以第五预定掺杂浓度沉积，使所述P型层生长至第五厚度；

所述第四厚度和第四预定掺杂浓度均大于所述第五厚度和第五预定掺杂浓度。