CN107195738A - 一种发光二极管外延片及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发光二极管外延片及其制造方法，属于半导体技术领域。外延片包括衬底、缓冲层、未掺杂氮化镓层、N型氮化镓层、多量子阱层、电子阻挡层和P型氮化镓层，电子阻挡层包括第一子层、第二子层和第三子层，第一子层包括交替层叠的多个第一铝镓氮层和多个第二铝镓氮层，第二子层包括交替层叠的多个第三铝镓氮层和多个第一铟镓氮层，第三子层包括交替层叠的氮化镓层和第二铟镓氮层；第一铝镓氮层和第二铝镓氮层中铝的掺杂浓度大于第三铝镓氮层中铝的掺杂浓度，第一铟镓氮层、氮化镓层和第二铟镓氮层中均掺杂有镁，第一铟镓氮层中镁的掺杂浓度小于氮化镓层和第二铟镓氮层中镁的掺杂浓度。本发明可增加空穴注入，提高LED的发光效率。
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及其制造方法。
背景技术
发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)是一种能发光的半导体电子元件，广泛应用在交通信号灯、汽车内外灯、城市景观照明、手机背光源等技术领域。芯片是LED的核心组件，包括外延片和设置在外延片上的电极。
现有LED外延片包括衬底以及依次层叠在衬底上的缓冲层、N型氮化镓层、多量子阱(英文：Multiple Quantum Well，简称：MQW)层、电子阻挡层和P型氮化镓层。其中，N型氮化镓层提供的电子和P型氮化镓层提供的空穴注入多量子阱层中进行辐射复合发光；电子阻挡层为P型掺杂的铝镓氮层，利用铝镓氮层较高的势垒阻挡电子注入P型氮化镓层中与空穴发生非辐射复合。
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：
铝镓氮层在有效阻挡电子注入P型氮化镓层中的同时，也会阻挡部分空穴注入多量子阱层中与电子进行辐射复合发光，降低了LED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外延片及其制造方法。所述技术方案如下：
一方面，本发明实施例提供了一种发光二极管外延片，所述发光二极管外延片包括衬底以及依次层叠在所述衬底上的缓冲层、未掺杂氮化镓层、N型氮化镓层、多量子阱层、电子阻挡层和P型氮化镓层，所述电子阻挡层包括依次层叠的第一子层、第二子层和第三子层，所述第一子层包括交替层叠的多个第一铝镓氮层和多个第二铝镓氮层，所述第二子层包括交替层叠的多个第三铝镓氮层和多个第一铟镓氮层，所述第三子层包括交替层叠的氮化镓层和第二铟镓氮层；
各个所述第一铝镓氮层中铝的掺杂浓度大于每个所述第三铝镓氮层中铝的掺杂浓度，各个所述第二铝镓氮层中铝的掺杂浓度大于每个所述第三铝镓氮层中铝的掺杂浓度；所述多个第一铟镓氮层、所述多个氮化镓层和所述多个第二铟镓氮层中均掺杂有镁，各个所述第一铟镓氮层中镁的掺杂浓度小于每个所述氮化镓层中镁的掺杂浓度，各个所述第一铟镓氮层中镁的掺杂浓度小于每个所述第二铟镓氮层中镁的掺杂浓度。
可选地，各个所述第一铝镓氮层中铝的掺杂浓度大于每个所述第二铝镓氮层中铝的掺杂浓度。
优选地，各个所述第一铝镓氮层的厚度等于每个所述第二铝镓氮层的厚度。
可选地，各个所述氮化镓层中镁的掺杂浓度小于每个所述第二铟镓氮层中镁的掺杂浓度。
优选地，各个所述氮化镓层的厚度等于每个所述第二铟镓氮层的厚度。
可选地，所述第一铟镓氮层中铟的掺杂浓度与所述第二铟镓氮层中铟的掺杂浓度相同。
可选地，所述多个第一铝镓氮层、所述多个第二铝镓氮层、所述多个第三铝镓氮层、所述多个第一铟镓氮层、所述多个氮化镓层和所述多个第二铟镓氮层的数量均为三个。
另一方面，本发明实施例提供了一种发光二极管外延片的制造方法，所述制造方法包括：
提供一衬底；
在所述衬底上依次生长缓冲层、未掺杂氮化镓层、N型氮化镓层、多量子阱层、电子阻挡层和P型氮化镓层；
其中，所述电子阻挡层包括依次层叠的第一子层、第二子层和第三子层，所述第一子层包括交替层叠的多个第一铝镓氮层和多个第二铝镓氮层，所述第二子层包括交替层叠的多个第三铝镓氮层和多个第一铟镓氮层，所述第三子层包括交替层叠的氮化镓层和第二铟镓氮层；
各个所述第一铝镓氮层中铝的掺杂浓度大于每个所述第三铝镓氮层中铝的掺杂浓度，各个所述第二铝镓氮层中铝的掺杂浓度大于每个所述第三铝镓氮层中铝的掺杂浓度；所述多个第一铟镓氮层、所述多个氮化镓层和所述多个第二铟镓氮层中均掺杂有镁，各个所述第一铟镓氮层中镁的掺杂浓度小于每个所述氮化镓层中镁的掺杂浓度，各个所述第一铟镓氮层中镁的掺杂浓度小于每个所述第二铟镓氮层中镁的掺杂浓度。
可选地，所述第一子层的生长温度低于所述第二子层的生长温度，所述第二子层的生长温度与所述第三子层的生长温度相同。
可选地，所述第一子层的生长速率快于所述第二子层的生长速率，所述第二子层的生长速率与所述第三子层的生长速率相同。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过将电子阻挡层分成第一子层、第二子层和第三子层，其中靠近多量子阱层的第一子层中掺杂有浓度较高的铝，形成大的阻挡层，位于中间的第二子层中掺杂有浓度较低的铝，形成小的阻挡层，靠近P型氮化镓层的第三子层中没有掺杂铝，没有阻挡作用，整体势垒沿电子阻挡层的层叠方向逐渐降低，一方面对从多量子阱层越过的电子形成很强的阻挡作用，避免电子注入P型氮化镓层与空穴发生非辐射复合，另一方面有利于空穴从P型氮化镓层越过电子阻挡层注入多量子阱层，增加多量子阱层中与电子进行辐射复合发光的空穴数量，提高LED的发光效率。同时第一子层中没有掺杂镁，第二子层中掺杂有浓度较低的镁，第三子层中掺杂有浓度较高的镁，既可以避免杂质镁扩散到多量子阱层中，又可以尽可能多的提供空穴，增加注入多量子阱层的空穴数量，最终提高LED的发光效率。另外，第一子层中没有掺杂铟，可以避免降低第一子层的势垒，保证对电子的阻挡作用；第二子层和第三子层中掺杂有铟，可以作为镁的活化剂去激活更多的空穴，增加注入多量子阱层的空穴数量，进一步提高LED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是本发明实施例一提供的一种发光二极管外延片的结构示意图；
图2是本发明实施例一提供的电子阻挡层的结构示意图；
图3a是本发明实施例一提供的铝的掺杂浓度变化情况的示意图；
图3b是本发明实施例一提供的镁的掺杂浓度变化情况的示意图；
图4是本发明实施例二提供的一种发光二极管外延片的制造方法的流程图；
图5是本发明实施例三提供的一种发光二极管外延片的制造方法的流程图；
图6a是本发明实施例三提供的样品检测结果的对比图；
图6b是本发明实施例四提供的样品检测结果的对比图；
图6c是本发明实施例五提供的样品检测结果的对比图。
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。
实施例一
本发明实施例提供了一种发光二极管外延片，参见图1，该发光二极管外延片包括衬底1以及依次层叠在衬底1上的缓冲层2、未掺杂氮化镓层3、N型氮化镓层4、多量子阱层5、电子阻挡层6和P型氮化镓层7。
在本实施例中，参见图2，电子阻挡层6包括依次层叠的第一子层61、第二子层62和第三子层63，第一子层61包括交替层叠的多个第一铝镓氮层61a和多个第二铝镓氮层61b，第二子层62包括交替层叠的多个第三铝镓氮层62a和多个第一铟镓氮层62b，第三子层63包括交替层叠的氮化镓层63a和第二铟镓氮层63b。
参见图3a，各个第一铝镓氮层61a中铝的掺杂浓度大于每个第三铝镓氮层62a中铝的掺杂浓度，各个第二铝镓氮层61b中铝的掺杂浓度大于每个第三铝镓氮层62a中铝的掺杂浓度。参见图3b，多个第一铟镓氮层62b、多个氮化镓层63a和多个第二铟镓氮层63b中均掺杂有镁，各个第一铟镓氮层62b中镁的掺杂浓度小于每个第二铟镓氮层63b中镁的掺杂浓度，各个氮化镓层63a中镁的掺杂浓度小于每个第二铟镓氮层63b中镁的掺杂浓度。
本发明实施例通过将电子阻挡层分成第一子层、第二子层和第三子层，其中靠近多量子阱层的第一子层中掺杂有浓度较高的铝，形成大的阻挡层，位于中间的第二子层中掺杂有浓度较低的铝，形成小的阻挡层，靠近P型氮化镓层的第三子层中没有掺杂铝，没有阻挡作用，整体势垒沿电子阻挡层的层叠方向逐渐降低，一方面对从多量子阱层越过的电子形成很强的阻挡作用，避免电子注入P型氮化镓层与空穴发生非辐射复合，另一方面有利于空穴从P型氮化镓层越过电子阻挡层注入多量子阱层，增加多量子阱层中与电子进行辐射复合发光的空穴数量，提高LED的发光效率。同时第一子层中没有掺杂镁，第二子层中掺杂有浓度较低的镁，第三子层中掺杂有浓度较高的镁，既可以避免杂质镁扩散到多量子阱层中，又可以尽可能多的提供空穴，增加注入多量子阱层的空穴数量，最终提高LED的发光效率。另外，第一子层中没有掺杂铟，可以避免降低第一子层的势垒，保证对电子的阻挡作用；第二子层和第三子层中掺杂有铟，可以作为镁的活化剂去激活更多的空穴，增加注入多量子阱层的空穴数量，进一步提高LED的发光效率。
可选地，各个第一铝镓氮层61a中铝的掺杂浓度可以大于每个第二铝镓氮层61b中铝的掺杂浓度，利用掺杂浓度的周期变化减小对空穴的阻挡作用。
优选地，各个第一铝镓氮层61a的厚度可以等于每个第二铝镓氮层61b的厚度，以充分利用掺杂浓度的周期变化减小对空穴的阻挡作用。
可选地，各个氮化镓层63a中镁的掺杂浓度可以小于每个第二铟镓氮层63b中镁的掺杂浓度。靠近多量子阱层的氮化镓层63a形成的空穴较少，靠近P型氮化镓层的第二铟镓氮层63b形成的空穴较多，第二铟镓氮层63b形成的空穴推动靠近多量子阱层的氮化镓层63a形成的空穴向多量子阱层移动，从而有利于空穴注入多量子阱层，增加注入多量子阱层的空穴数量，最终提高LED的发光效率。
优选地，各个氮化镓层63a的厚度可以小于每个第二铟镓氮层63b的厚度，以充分利用掺杂浓度的周期变化推动空穴向多量子阱层移动。
可选地，第一铟镓氮层62b中铟的掺杂浓度可以与第二铟镓氮层63b中铟的掺杂浓度相同，以使第二子层整体的势垒高于第三子层整体的势垒，以利于空穴越过电子阻挡层。
可选地，多个第一铝镓氮层61a、多个第二铝镓氮层61b、多个第三铝镓氮层62a、多个第一铟镓氮层62b、多个氮化镓层63a和多个第二铟镓氮层63b的数量可以均为三个。实验证明，此时LED发光效率的提高效果基本已达到最佳，继续增加数量对效果的提升作用不明显，同时成本较低。
在实际应用中，第一铝镓氮层中铝的掺杂浓度可以为5*1020/cm3～10*1020/cm3(即第一铝镓氮层中每立方厘米的体积内有5*1020～10*1020个铝原子)，厚度可以为5nm～10nm；第二铝镓氮层中铝的掺杂浓度可以为1*1020/cm3～5*1020/cm3，厚度可以为5nm～10nm；第三铝镓氮层中铝的掺杂浓度可以为1*1019/cm3～10*1019/cm3，厚度可以为10nm～20nm；第一铟镓氮层中镁的掺杂浓度可以为5*1019/cm3～10*1019/cm3，铟的掺杂浓度可以为1*1017/cm3～10*1017/cm3，厚度可以为5nm～20nm；氮化镓层中镁的掺杂浓度可以为1*1020/cm3～5*1020/cm3，厚度可以为10nm～25nm；第二铟镓氮层中镁的掺杂浓度可以为5*1020/cm3～10*1020/cm3，第二铟镓氮层中铟的掺杂浓度可以为1*1017/cm3～10*1017/cm3，厚度可以为10nm～25nm。
具体地，衬底可以为蓝宝石衬底；缓冲层可以为氮化镓层；多量子阱层包括多个铟镓氮量子阱层和多个氮化镓量子垒层，多个铟镓氮量子阱层和多个氮化镓量子垒层交替层叠设置。
更具体地，缓冲层的厚度可以为15nm～30nm；非掺杂氮化镓层的厚度可以为2μm～3.5μm；N型氮化镓层的厚度可以为2μm～3μm；铟镓氮量子阱层的厚度可以为2nm～3nm，氮化镓量子垒层的厚度可以为8nm～11nm，氮化镓量子垒层的数量与铟镓氮量子阱层的数量相同，铟镓氮量子阱层的数量可以为11个～13个，多量子阱层的厚度可以为130nm～160nm；P型氮化镓层的厚度可以为50nm～80nm。
实施例二
本发明实施例提供了一种发光二极管外延片的制造方法，适用于制造实施例一提供的发光二极管外延片，参见图4，该制造方法包括：
步骤201：提供一衬底。
步骤202：在衬底上依次生长缓冲层、未掺杂氮化镓层、N型氮化镓层、多量子阱层、电子阻挡层和P型氮化镓层。
在本实施例中，电子阻挡层包括依次层叠的第一子层、第二子层和第三子层，第一子层包括交替层叠的多个第一铝镓氮层和多个第二铝镓氮层，第二子层包括交替层叠的多个第三铝镓氮层和多个第一铟镓氮层，第三子层包括交替层叠的氮化镓层和第二铟镓氮层。
多个第一铝镓氮层中铝的掺杂浓度、多个第二铝镓氮层中铝的掺杂浓度、以及多个第三铝镓氮层中铝的掺杂浓度分别沿电子阻挡层的层叠方向逐渐降低，多个第一铝镓氮层中铝的掺杂浓度的最小值、多个第二铝镓氮层中铝的掺杂浓度的最小值均大于多个第三铝镓氮层中铝的掺杂浓度的最大值。
多个第一铟镓氮层、多个氮化镓层和多个第二铟镓氮层中均掺杂有镁，多个第一铟镓氮层中镁的掺杂浓度、多个氮化镓层中镁的掺杂浓度、以及多个第二铟镓氮层中镁的掺杂浓度分别沿电子阻挡层的层叠方向逐渐升高，多个氮化镓层中镁的掺杂浓度的最小值、多个第二铟镓氮层中镁的掺杂浓度的最小值均大于多个第一铟镓氮层中镁的掺杂浓度的最大值。
本发明实施例通过将电子阻挡层分成第一子层、第二子层和第三子层，其中靠近多量子阱层的第一子层中掺杂有浓度较高的铝，形成大的阻挡层，位于中间的第二子层中掺杂有浓度较低的铝，形成小的阻挡层，靠近P型氮化镓层的第三子层中没有掺杂铝，没有阻挡作用，整体势垒沿电子阻挡层的层叠方向逐渐降低，一方面对从多量子阱层越过的电子形成很强的阻挡作用，避免电子注入P型氮化镓层与空穴发生非辐射复合，另一方面有利于空穴从P型氮化镓层越过电子阻挡层注入多量子阱层，增加多量子阱层中与电子进行辐射复合发光的空穴数量，提高LED的发光效率。同时第一子层中没有掺杂镁，第二子层中掺杂有浓度较低的镁，第三子层中掺杂有浓度较高的镁，既可以避免杂质镁扩散到多量子阱层中，又可以尽可能多的提供空穴，增加注入多量子阱层的空穴数量，最终提高LED的发光效率。另外，第一子层中没有掺杂铟，可以避免降低第一子层的势垒，保证对电子的阻挡作用；第二子层和第三子层中掺杂有铟，可以作为镁的活化剂去激活更多的空穴，增加注入多量子阱层的空穴数量，进一步提高LED的发光效率。
可选地，第一子层的生长温度可以低于第二子层的生长温度，第二子层的生长温度可以与第三子层的生长温度相同。靠近多量子阱层的第一子层的生长温度较低，可以避免高温对多量子阱层的破坏，掺杂有镁的第二子层和第三子层的生长温度较高，可以提高镁的结果效率，为多量子阱层提供更多的空穴。
可选地，第一子层的生长速率可以快于第二子层的生长速率，第二子层的生长速率可以与第三子层的生长速率相同。靠近多量子阱层的第一子层的生长速率较快，可以避免高温对多量子阱层的破坏，掺杂有镁的第二子层和第三子层的生长速率相对较慢，有利于镁更好地掺杂到晶格中。
具体地，第一子层的生长温度可以为900℃～940℃，生长压力可以为100torr～200torr，生长速率可以为0.5μm/h～1μm/h(微米每小时)；第二子层的生长温度可以为940℃～980℃，生长压力可以为100torr～200torr，生长速率可以为0.2μm/h～0.5μm/h；第三子层的生长温度可以为940℃～980℃，生长压力可以为100torr～200torr，生长速率可以为0.2μm/h～0.5μm/h。
具体地，缓冲层的生长温度可以为530℃～560℃，生长压力可以为200torr～500torr，生长速率可以为10nm/min～20nm/min。非掺杂氮化镓层的生长温度可以为1000℃～1100℃，生长压力可以为200torr～600torr，生长速率可以为2μm/h～5μm/h。N型氮化镓层的生长温度可以为1000℃～1100℃，生长压力可以为200torr～300torr，生长速率可以为3μm/h～8μm/h。多量子阱层的生长压力可以为200torr，铟镓氮量子阱层的生长温度可以为760℃～780℃，生长速率可以为0.2nm/min～0.6nm/min；氮化镓量子垒层的生长温度可以为860℃～890℃，生长速率可以为2nm/min～5nm/min。P型氮化镓层的生长温度可以为940℃～980℃，生长压力可以为200torr～600torr，生长速率可以为0.3μm/h～1μm/h。
具体地，缓冲层生长在蓝宝石的[0001]面上。
可选地，在步骤201之前，该制造方法还可以包括：
控制反应室温度为1000℃～1100℃，压力为200torr～500torr，将蓝宝石衬底在的氢气气氛下进行5min～6min的高温处理，以清洁蓝宝石衬底的表面。
可选地，在步骤202之后，该制造方法还可以包括：
控制反应室温度为650℃～750℃，在氮气气氛下持续处理P型氮化镓层20min～30min，以活化P型接触层。
需要说明的是，活化P型接触层主要是P型接触层中掺杂的镁，使镁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。
实施例三
本发明实施例提供了一种发光二极管外延片的制造方法，本实施例提供的制造方法是实施例二提供的制造方法的一种具体实现。在本实施例中，采用Veeco K465i or C4金属有机化合物化学气相沉淀(英文：Metal Organic Chemical Vapor Deposition，简称：MOCVD)设备实现LED外延片的制造。采用高纯氢气(H2)或高纯氮气(N2)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，三甲基铝(TMAl)作为铝源，硅烷(SiH4)作为N型掺杂剂，二茂镁(CP2Mg)作为P型掺杂剂。反应室压力控制在100～600torr。
具体地，参见图5，该制造方法包括：
步骤301：控制反应室温度为1050℃，压力为250torr，将蓝宝石衬底在的氢气气氛下进行5.5min的高温处理，以清洁蓝宝石衬底的表面。
步骤302：控制生长温度为545℃，生长压力为250torr，生长速率为15nm/min，在蓝宝石衬底上生长厚度为22.5nm的氮化镓层，形成缓冲层。
步骤303：控制生长温度为1050℃，生长压力为400torr，生长速率为3.5μm/h，在缓冲层上生长厚度为2.75μm的非掺杂氮化镓层。
步骤304：控制生长温度为1050℃，生长压力为250torr，生长速率为5.5μm/h，在非掺杂氮化镓层上生长厚度为2.5μm的N型氮化镓层。
步骤305：控制生长压力为200torr，在N型氮化镓层上生长多量子阱层。
在本实施例中，多量子阱层包括交替层叠的12个铟镓氮量子阱层和12个氮化镓量子垒层，铟镓氮量子阱层的生长温度为770℃，生长速率为0.4nm/min，厚度为2.5nm；氮化镓量子垒层的生长温度为875℃，生长速率为3.5nm/min，厚度为12nm。
步骤306：控制生长压力为150torr，在多量子阱层上生长电子阻挡层。
在本实施例中，电子阻挡层包括依次层叠的第一子层、第二子层和第三子层，第一子层包括交替层叠的多个第一铝镓氮层和多个第二铝镓氮层，第二子层包括交替层叠的多个第三铝镓氮层和多个第一铟镓氮层，第三子层包括交替层叠的氮化镓层和第二铟镓氮层。第一子层的生长温度为920℃，生长速率为0.75μm/h，第一铝镓氮层和第二铝镓氮层的数量均为3个，第一铝镓氮层的厚度为7.5nm，第一铝镓氮层中铝的掺杂浓度为7.5*1020/cm3，第二铝镓氮层的厚度为7.5nm，第二铝镓氮层中铝的掺杂浓度为3*1020/cm3；第二子层的生长温度为960℃，第二子层的生长速率为0.35μm/h，第三铝镓氮层和第一铟镓氮层的数量均为3个，第三铝镓氮层的厚度为15nm，第三铝镓氮层中铝的掺杂浓度为5.5*1019/cm3，第一铟镓氮层的厚度为12.5nm，第一铟镓氮层中镁的掺杂浓度为7.5*1019/cm3，第一铟镓氮层中铟的掺杂浓度为5.5*1017/cm3；第三子层的生长温度为960℃，第三子层的生长速率为0.35μm/h，氮化镓层和第二铟镓氮层的数量分别为3个，氮化镓层的厚度为17.5nm，氮化镓层中镁的掺杂浓度为3*1020/cm3，第二铟镓氮层的厚度为17.5nm，第二铟镓氮层中镁的掺杂浓度为7.5*1020/cm3，第二铟镓氮层中铟的掺杂浓度为5.5*1017/cm3。
步骤307：控制生长温度为960℃，生长压力为400torr，生长速率为0.65μm/h，在电子阻挡层上生长厚度为65nm的P型氮化镓层。
下面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：Indium Tin Oxides，简称：ITO)层，120nm的Cr/Pt/Au电极和50nm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。其中，第二样品是采用本实施例提供的发光二极管外延片的制造方法得到的，第一样品采用的制造方法与第二样品基本相同，不同之处在于，电子阻挡层为P型掺杂的铝镓氮层，厚度为232.5nm，生长温度为947℃，生长压力为150torr，生长速率为0.48μm/h(与第二样品中电子阻挡层的厚度、平均生长温度、生长压力和平均生长速率相同)。
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300颗晶粒，在相同的工艺条件下，封装成白光LED。采用积分球分别在驱动电流150mA和120mA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。
参见图6a，结果显示，来自于第二样品的晶粒与比来自于第一样品的晶粒相比，光强在150mA和120mA的驱动电流下均有明显提升，说明本实施例提供的制造方法制造的外延片可以提高LED的发光效率。
实施例四
本发明实施例提供了一种发光二极管外延片的制造方法，本实施例提供的制造方法与实施例三提供的制造方法基本相同，不同之处在于，第一子层的生长温度为900℃，生长速率为0.5μm/h，第一铝镓氮层的厚度为5nm，第一铝镓氮层中铝的掺杂浓度为10*1020/cm3，第二铝镓氮层的厚度为5nm，第二铝镓氮层中铝的掺杂浓度为5*1020/cm3；第二子层的生长温度为940℃，第二子层的生长速率为0.2μm/h，第三铝镓氮层的厚度为10nm，第三铝镓氮层中铝的掺杂浓度为10*1019/cm3，第一铟镓氮层的厚度为5nm，第一铟镓氮层中镁的掺杂浓度为10*1019/cm3，第一铟镓氮层中铟的掺杂浓度为10*1017/cm3；第三子层的生长温度为940℃，第三子层的生长速率为0.2μm/h，氮化镓层的厚度为10nm，氮化镓层中镁的掺杂浓度为5*1020/cm3，第二铟镓氮层的厚度为10nm，第二铟镓氮层中镁的掺杂浓度为10*1020/cm3，第二铟镓氮层中铟的掺杂浓度为10*1017/cm3。
下面分别对第三样品和第四样品采用与第一样品和第二样品相同的处理方式得到白光LED并进行测试。其中，第四样品是采用本实施例提供的发光二极管外延片的制造方法得到的，第三样品采用的制造方法与第四样品基本相同，不同之处在于，电子阻挡层为P型掺杂的铝镓氮层，厚度为135nm，生长温度为927℃，生长压力为150torr，生长速率为0.3μm/h(与第四样品中电子阻挡层的厚度、平均生长温度、生长压力和平均生长速率相同)。
参见图6b，结果显示，来自于第四样品的晶粒与比来自于第三样品的晶粒相比，光强在150mA和120mA的驱动电流下均有明显提升，说明本实施例提供的制造方法制造的外延片可以提高LED的发光亮度。
实施例五
本发明实施例提供了一种发光二极管外延片的制造方法，本实施例提供的制造方法与实施例三提供的制造方法基本相同，不同之处在于，第一子层的生长温度为940℃，生长速率为1μm/h，第一铝镓氮层的厚度为10nm，第一铝镓氮层中铝的掺杂浓度为5*1020/cm3，第二铝镓氮层的厚度为10nm，第二铝镓氮层中铝的掺杂浓度为1*1020/cm3；第二子层的生长温度为980℃，第二子层的生长速率为0.5μm/h，第三铝镓氮层的厚度为20nm，第三铝镓氮层中铝的掺杂浓度为1*1019/cm3，第一铟镓氮层的厚度为20nm，第一铟镓氮层中镁的掺杂浓度为5*1019/cm3，第一铟镓氮层中铟的掺杂浓度为10*1017/cm3；第三子层的生长温度为980℃，第三子层的生长速率为0.5μm/h，氮化镓层的厚度为25nm，氮化镓层中镁的掺杂浓度为1*1020/cm3，第二铟镓氮层的厚度为25nm，第二铟镓氮层中镁的掺杂浓度为5*1020/cm3，第二铟镓氮层中铟的掺杂浓度为1*1017/cm3。
下面分别对第五样品和第六样品采用与第一样品和第二样品相同的处理方式得到白光LED并进行测试。其中，第五样品是采用本实施例提供的发光二极管外延片的制造方法得到的，第六样品采用的制造方法与第五样品基本相同，不同之处在于，电子阻挡层为P型掺杂的铝镓氮层，厚度为330nm，生长温度为967℃，生长压力为150torr，生长速率为0.67μm/h(与第六样品中电子阻挡层的厚度、平均生长温度、生长压力和平均生长速率相同)。
参见图6c，结果显示，来自于第六样品的晶粒与比来自于第五样品的晶粒相比，光强在150mA和120mA的驱动电流下均有明显提升，说明本实施例提供的制造方法制造的外延片可以提高LED的发光亮度。
需要说明的是，在其它实施例中，第一子层的生长温度、第一子层的生长压力、第一子层的生长速率、第一铝镓氮层和第二铝镓氮层的数量、第一铝镓氮层的厚度、第二铝镓氮层的厚度、第一铝镓氮层中铝的掺杂浓度、第二铝镓氮层中铝的掺杂浓度、第二子层的生长等还可以取其它值，本发明并不限制于上述实施例中的数值。
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，所述发光二极管外延片包括衬底以及依次层叠在所述衬底上的缓冲层、未掺杂氮化镓层、N型氮化镓层、多量子阱层、电子阻挡层和P型氮化镓层，其特征在于，所述电子阻挡层包括依次层叠的第一子层、第二子层和第三子层，所述第一子层包括交替层叠的多个第一铝镓氮层和多个第二铝镓氮层，所述第二子层包括交替层叠的多个第三铝镓氮层和多个第一铟镓氮层，所述第三子层包括交替层叠的氮化镓层和第二铟镓氮层；
各个所述第一铝镓氮层中铝的掺杂浓度大于每个所述第三铝镓氮层中铝的掺杂浓度，各个所述第二铝镓氮层中铝的掺杂浓度大于每个所述第三铝镓氮层中铝的掺杂浓度；所述多个第一铟镓氮层、所述多个氮化镓层和所述多个第二铟镓氮层中均掺杂有镁，各个所述第一铟镓氮层中镁的掺杂浓度小于每个所述氮化镓层中镁的掺杂浓度，各个所述第一铟镓氮层中镁的掺杂浓度小于每个所述第二铟镓氮层中镁的掺杂浓度。
2.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，各个所述第一铝镓氮层中铝的掺杂浓度大于每个所述第二铝镓氮层中铝的掺杂浓度。
3.根据权利要求2所述的发光二极管外延片，其特征在于，各个所述第一铝镓氮层的厚度等于每个所述第二铝镓氮层的厚度。
4.根据权利要求1～3任一项所述的发光二极管外延片，其特征在于，各个所述氮化镓层中镁的掺杂浓度小于每个所述第二铟镓氮层中镁的掺杂浓度。
5.根据权利要求4所述的发光二极管外延片，其特征在于，各个所述氮化镓层的厚度等于每个所述第二铟镓氮层的厚度。
6.根据权利要求1～3任一项所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一铟镓氮层中铟的掺杂浓度与所述第二铟镓氮层中铟的掺杂浓度相同。
7.根据权利要求1～3任一项所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述多个第一铝镓氮层、所述多个第二铝镓氮层、所述多个第三铝镓氮层、所述多个第一铟镓氮层、所述多个氮化镓层和所述多个第二铟镓氮层的数量均为三个。
8.一种发光二极管外延片的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：
提供一衬底；
在所述衬底上依次生长缓冲层、未掺杂氮化镓层、N型氮化镓层、多量子阱层、电子阻挡层和P型氮化镓层；
其中，所述电子阻挡层包括依次层叠的第一子层、第二子层和第三子层，所述第一子层包括交替层叠的多个第一铝镓氮层和多个第二铝镓氮层，所述第二子层包括交替层叠的多个第三铝镓氮层和多个第一铟镓氮层，所述第三子层包括交替层叠的氮化镓层和第二铟镓氮层；
各个所述第一铝镓氮层中铝的掺杂浓度大于每个所述第三铝镓氮层中铝的掺杂浓度，各个所述第二铝镓氮层中铝的掺杂浓度大于每个所述第三铝镓氮层中铝的掺杂浓度；所述多个第一铟镓氮层、所述多个氮化镓层和所述多个第二铟镓氮层中均掺杂有镁，各个所述第一铟镓氮层中镁的掺杂浓度小于每个所述氮化镓层中镁的掺杂浓度，各个所述第一铟镓氮层中镁的掺杂浓度小于每个所述第二铟镓氮层中镁的掺杂浓度。
9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述第一子层的生长温度低于所述第二子层的生长温度，所述第二子层的生长温度与所述第三子层的生长温度相同。
10.根据权利要求8或9所述的制造方法，其特征在于，所述第一子层的生长速率快于所述第二子层的生长速率，所述第二子层的生长速率与所述第三子层的生长速率相同。
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