CN107799633A - 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及其制造方法，属于半导体技术领域。发光二极管的电子阻挡层包括依次层叠设置在有源层上的第一子层、第二子层和第三子层，第一子层为AlGaN层，第二子层包括n个周期的AlGaN/InGaN超晶格结构，2≤n≤6，第三子层为InGaN层，第二子层中的InGaN层和第三子层中均掺杂有Mg。本发明通过将电子阻挡层分成三个子层，第一子层可以阻挡电子泄露到P型层，第二子层可以进一步地对电子进行多次的间隔阻挡，且能让空穴更容易向有源层移动，第三子层中的In是Mg的激活剂，可以降低Mg所需要的激活能，从而提供更多的空穴，从而提高发光二极管晶体的发光效率。
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
LED(Light Emitting Diode，发光二极管)是一种能发光的半导体电子元件。作为一种高效、环保、绿色新型固态照明光源，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、手机背光源等，提高LED芯片发光效率是LED不断追求的目标。
LED外延片是LED芯片中的重要结构，现有的LED外延片包括衬底和依次层叠在衬底上的低温缓冲层、高温缓冲层、N型层、MQW(Multiple Quantum Well，多量子阱)层、电子阻挡层和P型层。其中，电子阻挡层的作用主要是阻挡电子，减少电子泄露到P型层导致非辐射复合发光。
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：
由于电子阻挡层位于P型层和有源层之间，在阻挡电子的同时，也会阻挡一部分空穴进入到有源层中与电子复合发光，降低发光二极管晶体的发光效率。
发明内容
为了解决现有技术中电子阻挡层会阻挡一部分空穴进入到有源层中与电子复合发光，降低发光二极管晶体的发光效率的问题，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，其特征在于，
所述电子阻挡层包括依次层叠设置在所述有源层上的第一子层、第二子层和第三子层，所述第一子层为AlGaN层，所述第二子层包括n个周期的AlGaN/InGaN超晶格结构，2≤n≤6，所述第三子层为InGaN层，所述第二子层中的InGaN层和所述第三子层中均掺杂有Mg。
进一步地，所述第一子层中的Al的浓度大于所述第二子层中的AlGaN层中的Al的浓度。
进一步地，所述第二子层中的InGaN层中的Mg的掺杂浓度小于所述第三子层中的Mg的掺杂浓度。
进一步地，所述第二子层中的InGaN层中的ln的浓度小于所述第三子层中的ln的浓度。
进一步地，所述第三子层的厚度大于所述第一子层的厚度，所述第一子层的厚度大于所述第二子层的厚度。
另一方面，本发明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；
在衬底上依次生长低温缓冲层、高温缓冲层、N型层、有源层、电子阻挡层和P型层，所述电子阻挡层包括依次层叠设置在所述有源层上的第一子层、第二子层和第三子层，所述第一子层为AlGaN层，所述第二子层包括n个周期的AlGaN/InGaN超晶格结构，2≤n≤6，所述第三子层为InGaN层，所述第二子层中的InGaN层和所述第三子层中均掺杂有Mg
进一步地，所述第三子层的厚度大于所述第一子层的厚度，所述第一子层的厚度大于所述第二子层的厚度。
进一步地，所述第一子层的生长温度小于所述第三子层的生长温度，且所述第三子层的生长温度小于所述第二子层的生长温度。
进一步地，所述第一子层的生长压力小于所述第二子层的生长压力，且所述第二子层的生长压力小于所述第三子层的生长压力。
进一步地，所述第一子层的生长速率大于所述第三子层的生长速率，且所述第三子层的生长速率大于所述第二子层的生长速率。
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三个子层，第一子层为AlGaN层，AlGaN层中掺杂有Al，可以形成有效阻挡电子向P型层泄露的势垒，第二子层包括n个周期的AlGaN/InGaN超晶格结构，其中超晶格结构中的AlGaN层可以阻挡电子泄露，n个周期的超晶格结构即可进一步地对电子进行多次的间隔阻挡；同时，超晶格结构中的InGaN层中的In可以降低第二子层中的能带间的能量势垒，从而降低第二子层的势垒高度，使得空穴更容易向有源层迁移，从而与电子进行复合发光，第三子层为掺Mg的InGaN层，InGaN层中的In能够作为Mg的催化剂，降低Mg所需要的激活能，从而可以提供较多的空穴，进而提高发光二极管晶体的发光效率。
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是本发明实施例提供的一种发光二极管外延片的制备方法的流程图。
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，图1是本发明实施例提供的一种发光二极管外延片的结构示意图，如图1所示，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、P型层7和活化P型接触层8。
其中，电子阻挡层6包括依次层叠设置在有源层5上的第一子层61、第二子层62和第三子层63，第一子层61为AlGaN层，第二子层62包括n个周期的AlGaN层和InGaN层交替层叠生长而成的超晶格结构，2≤n≤6，第三子层63为InGaN层，第二子层62中的InGaN层和第三子层63中均掺杂有Mg。
若n小于2，第二子层62就起不到减少对空穴的阻挡作用。若n大于6，则会增加生产成本，同时会造成电子阻挡层6过厚，阻挡较多的空穴。2≤n≤6，既不会增加较多的生产成本又不会阻挡较多的空穴。
本发明实施例通过将电子阻挡层分成三个子层，第一子层为AlGaN层，AlGaN层中掺杂有Al，可以形成有效阻挡电子向P型层泄露的势垒，第二子层包括n个周期的AlGaN/InGaN超晶格结构，其中超晶格结构中的AlGaN层可以阻挡电子泄露，n个周期的超晶格结构即可进一步地对电子进行多次的间隔阻挡；同时，且超晶格结构中的InGaN层中的In可以降低第二子层中的能带间的能量势垒，从而降低第二子层的势垒高度，使得空穴更容易向有源层迁移，从而与电子进行复合发光，第三子层为掺Mg的InGaN层，InGaN层中的In能够作为Mg的催化剂，降低Mg所需要的激活能，从而可以提供较多的空穴，进而提高发光二极管晶体的发光效率。
在本实施例中，第一子层61中的Al的浓度大于第二子层62中的AlGaN层中的Al的浓度，第三子层63中不掺杂Al，电子阻挡层6中Al掺杂的浓度采用逐渐降低的方式，是为了形成逐渐降低的势垒，既可以有效的阻挡电子泄漏到P型层，又不会较多的阻挡空穴，从而提高了电子和空穴再有源层中复合的几率。
优选地，第一子层61中的Al的浓度为1*1020/cm3～10*1020/cm3。
优选地，第二子层62中的AlGaN层中的Al的浓度为1*1019/cm3～10*1019/cm3。
需要说明的是，在采用上述Al的浓度的取值范围时，需满足第一子层61中的Al的浓度大于第二子层62中的AlGaN层中的Al的浓度。
在其他实施例中，第一子层61和第二子层62中的AlGaN层中的Al的浓度还可以有其他大小关系，第一子层61和第二子层62中的AlGaN层中的Al的浓度采用其他大小关系时，其发光效率没有前述优选方式好，例如第一子层61和第二子层62中的AlGaN层中的Al的浓度的大小关系可以如下：第一子层61中的Al的浓度等于第二子层62中的AlGaN层中的Al的浓度，或者，第一子层61中的Al的浓度小于第二子层62中的AlGaN层中的Al的浓度。
进一步地，在本实施例中，第二子层62中的InGaN层中的Mg的掺杂浓度小于第三子层63中的InGaN层中的Mg的掺杂浓度，Mg的掺杂浓度越高，提供的空穴数量更多，第二子层62中的空穴数量少于第三子层63中的空穴数量，则在第二子层62和第三子层63之间可形成空穴流，第三子层63中的空穴会向第二子层62移动，使得空穴更容易向有源层5迁移。且Mg掺杂浓度逐渐升高，降低能带间的能量势垒逐渐降低，进一步使得空穴更容易向有源层迁移。
第一子层61中是不掺杂Mg的，由于第一子层61中Al的浓度较高，若在第一子层61中掺杂Mg，则第一子层61会阻挡很多的空穴，且第一子层61中掺杂的Mg可能会扩散到有源层5中，Mg提供的空穴与电子复合，会导致很强的湮灭作用。
优选地，第二子层62中的InGaN层中的Mg的掺杂浓度为1*1019/cm3～10*1019/cm3。
优选地，第三子层63中的InGaN层中的Mg的掺杂浓度为1*1020/cm3～10*1020/cm3。
需要说明的是，在采用上述Mg的掺杂浓度的取值范围时，需满足第二子层62中的InGaN层中的Mg的掺杂浓度小于第三子层63中的Mg的掺杂浓度。
在其他实施例中，第二子层62中的InGaN层和第三子层63中的Mg的掺杂浓度还可以有其他大小关系，第二子层62中的InGaN层和第三子层63中的Mg的掺杂浓度采用其他大小关系时，其发光效率没有前述优选方式好，例如第二子层62中的InGaN层和第三子层63中的Mg的掺杂浓度的大小关系可以如下：第二子层62中的InGaN层中的Mg的掺杂浓度等于第三子层63中的Mg的掺杂浓度，或者第二子层62中的InGaN层中的Mg的掺杂浓度大于第三子层63中的Mg的掺杂浓度。
进一步地，在本实施例中，第二子层62中的InGaN层中的ln的浓度小于第三子层63中的ln的浓度。In的浓度是与InGaN层中的Mg的浓度是相对应的，In在电子阻挡层中是起催化作用，In的加入可以大大提高Mg的激活效率，从而提供更多的空穴，且In的加入可以降低能带间的能量势垒，使得空穴更容易向有源层迁移，从而提高发光二极管的导电能力。
第一子层61中未掺杂Mg，因此在第一子层61中也未掺杂In，若在第一子层61中掺杂In就会降低第一子层61的势垒高度，从而减弱第一子层61对电子的阻挡作用。
优选地，第二子层62中的InGaN层中的ln的浓度为1*1017/cm3～10*1017/cm3。
优选地，第三子层63中的ln的浓度为1*1018/cm3～10*1018/cm3。
需要说明的是，在采用上述ln的浓度的取值范围时，需满足第二子层62中的InGaN层中的ln的浓度小于第三子层63中的ln的浓度。
在其他实施例中，第二子层62中的InGaN层和第三子层63中的ln的浓度还可以有其他大小关系，第二子层62中的InGaN层和第三子层63中的ln的浓度采用其他大小关系时，其发光效率没有前述优选方式好，例如第二子层62中的InGaN层和第三子层63中的ln的浓度的大小关系可以如下：第二子层62中的InGaN层中的ln的浓度等于第三子层63中的ln的浓度，或者，第二子层62中的InGaN层中的ln的浓度大于第三子层63中的ln的浓度。
进一步地，在本实施例中，第三子层63的厚度大于第一子层61的厚度，第一子层61的厚度大于第二子层62的厚度。由于空穴由第三子层63进入电子阻挡层6，且第三子层63中Mg的掺杂浓度最高，将第三子层63的厚度设为最厚，有利于产生较多的空穴，而电子由第一子层61进入电子阻挡层6，因此将第一子层61的厚度设置为厚于第二子层62，可以有效的阻挡电子，将第二子层62的厚度设为最薄，可以有效的减少第二子层62对于空穴的阻挡，同时对于电子也有一定的阻挡作用。
优选地，第一子层61的厚度为2-4nm。
优选地，第二子层62的厚度为1-3nm。
优选地，第三子层63的厚度为4-8nm。
需要说明的是，在采用上述厚度的取值范围时，需满足第三子层63的厚度大于第一子层61的厚度，第一子层61的厚度大于第二子层62的厚度。
在其他实施例中，三个子层的厚度还可以有其他大小关系，三个子层的厚度采用其他大小关系时，其发光效率没有前述优选方式好，例如三个子层的厚度的大小关系可以如下：第一子层61的厚度等于第二子层62的厚度等于第三子层63的厚度，或者，第三子层63的厚度等于第一子层61的厚度，第一子层61的厚度大于第二子层62的厚度。
在本实施例中，衬底1可以为蓝宝石衬底，低温缓冲层2和高温缓冲层3可以为GaN层，N型层4可以为掺Si的GaN层，有源层5可以交替生长的InGaN阱层和GaN垒层，P型层7可以为高掺杂Mg的GaN层，活化P型接触层8可以为掺杂Mg/ln的PlnGaN层。
实施例二
本发明实施例提供了一种发光二极管的制造方法，适用于实施例一提供的发光二极管，图2是本发明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，如图2所示，该制造方法包括：
步骤201、对衬底进行预处理。
可选地，衬底为蓝宝石，厚度为630-650um。
在本实施例中，采用Veeco K465i or C4 MOCVD(Metal Organic Chemical VaporDeposition，金属有机化合物化学气相沉淀)设备实现LED的生长方法。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N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，三甲基铝(TMAl)作为铝源，二茂镁(CP2Mg)作为P型掺杂剂。反应室压力为100-600torr。
具体地，该步骤201包括：
在氢气气氛下，高温处理衬底5-6min。其中，反应室温度为1000-1100℃，反应室压力控制在200-500torr。
步骤202、在衬底上生长低温缓冲层。
具体地，低温缓冲层生长在蓝宝石的面上。
在本实施例中，低温缓冲层为低温GaN层，厚度为15-30nm。反应室温度为530-560℃，反应室压力控制在200-500torr。
步骤203、在低温缓冲层上生长高温缓冲层。
在本实施例中，高温缓冲层为不掺杂的GaN层，厚度为2-3.5um。生长高温缓冲层时，反应室温度为1000-1100℃，反应室压力控制在200-600torr。
步骤204、在高温缓冲层上生长N型层。
在本实施例中，N型层为掺Si的GaN层，厚度为2-3um。生长N型层时，反应室温度为1000-1100℃，反应室压力控制在200-300torr。
步骤205：在N型层上生长有源层。
有源层可以包括交替生长的InGaN阱层和GaN垒层。其中，InGaN层的厚度为2-3nm，GaN层的厚度为8-11nm。InGaN层和GaN层的层数相等，均为11-13，InGaN层和GaN层的总厚度为130-160nm。
具体地，生长有源层时，反应室压力控制在200torr。生长InGaN阱层时，反应室温度为760-780℃。生长GaN垒层时，反应室温度为860-890℃。
步骤206、在有源层上生长电子阻挡层。
在本实施例中，电子阻挡层包括层叠设置在有源层上的第一子层、第二子层和第三子层，第一子层为AlGaN层，第二子层包括n个周期的AlGaN层和InGaN层交替层叠生长而成的超晶格结构，2≤n≤6，第三子层为InGaN层，第二子层中的InGaN层和第三子层中均掺杂有Mg。
若n小于2，第二子层就起不到减少对空穴的阻挡作用。若n大于6，则会增加生产成本，同时会造成电子阻挡层过厚，阻挡较多的空穴。2≤n≤6，既不会增加较多的生产成本又不会阻挡较多的空穴。
本发明实施例通过将电子阻挡层分成三个子层，第一子层为AlGaN层，AlGaN层中掺杂有Al，可以形成有效阻挡电子向P型层泄露的势垒，第二子层包括n个周期的AlGaN/InGaN超晶格结构，其中超晶格结构中的AlGaN层可以阻挡电子泄露，n个周期的超晶格结构即可进一步地对电子进行多次的间隔阻挡；同时，超晶格结构中的InGaN层中的In可以降低第二子层中的能带间的能量势垒，从而降低第二子层的势垒高度，使得空穴更容易向有源层迁移，从而与电子进行复合发光，第三子层为掺Mg的InGaN层，InGaN层中的In能够作为Mg的催化剂，降低Mg所需要的激活能，从而可以提供较多的空穴，进而提高发光二极管晶体的发光效率。
在本实施例中，第一子层中的Al的浓度大于第二子层中的AlGaN层中的Al的浓度，第三子层中不掺杂Al，电子阻挡层中Al掺杂的浓度采用逐渐降低的方式，是为了形成逐渐降低的势垒，既可以有效的阻挡电子泄漏到P型层，又不会较多的阻挡空穴，从而提高了电子和空穴再有源层中复合的几率。
优选地，第一子层中的Al的浓度为1*1020/cm3～10*1020/cm3。
优选地，第二子层中的AlGaN层中的Al的浓度为1*1019/cm3～10*1019/cm3。
需要说明的是，在采用上述Al的浓度的取值范围时，需满足第一子层中的Al的浓度大于第二子层中的Al的浓度。
在其他实施例中，第一子层和第二子层中的的AlGaN层中Al的浓度还可以有其他大小关系，第一子层和第二子层的Al的浓度采用其他大小关系时，其发光效率没有前述优选方式好，例如第一子层和第二子层中的的AlGaN层中Al的浓度的大小关系可以如下：第一子层中的Al的浓度等于第二子层中的AlGaN层中的Al的浓度，或者，第一子层中的Al的浓度小于第二子层中的AlGaN层中的Al的浓度。
进一步地，在本实施例中，第二子层中的InGaN层中的Mg的掺杂浓度小于第三子层中的InGaN层中的Mg的掺杂浓度，Mg的掺杂浓度越高，提供的空穴数量更多，第二子层中的空穴数量少于第三子层中的空穴数量，则在第二子层和第三子层之间可形成空穴流，第三子层中的空穴会向第二子层移动，使得空穴更容易向有源层迁移。且Mg掺杂浓度逐渐升高，降低能带间的能量势垒逐渐降低，进一步使得空穴更容易向有源层迁移。
第一子层中是不掺杂Mg的，由于第一子层中Al的浓度较高，若在第一子层中掺杂Mg，则第一子层会阻挡很多的空穴，且第一子层中掺杂的Mg可能会扩散到有源层中，Mg提供的空穴与电子复合，会导致很强的湮灭作用。
优选地，第二子层中的InGaN层中的Mg的掺杂浓度为1*1019/cm3～10*1019/cm3。
优选地，第三子层中的InGaN层中的Mg的掺杂浓度为1*1020/cm3～10*1020/cm3。
需要说明的是，在采用上述Mg的掺杂浓度的取值范围时，需满足第二子层中的InGaN层中的Mg的掺杂浓度小于第三子层中的Mg的掺杂浓度。
在其他实施例中，第二子层中的InGaN层和第三子层中的Mg的掺杂浓度还可以有其他大小关系，第二子层中的InGaN层和第三子层中的Mg的掺杂浓度采用其他大小关系时，其发光效率没有前述优选方式好，例如第二子层中的InGaN层和第三子层中的Mg的掺杂浓度的大小关系可以如下：第二子层中的InGaN层中的Mg的掺杂浓度等于第三子层中的Mg的掺杂浓度，或者第二子层中的InGaN层中的Mg的掺杂浓度大于第三子层中的Mg的掺杂浓度。
进一步地，在本实施例中，第二子层中的InGaN层中的ln的浓度小于第三子层中的ln的浓度。In的浓度是与InGaN层中的Mg的浓度是相对应的，In在电子阻挡层中是起催化作用，In的加入可以大大提高Mg的激活效率，从而提供更多的空穴，且In的加入可以降低能带间的能量势垒，使得空穴更容易向有源层迁移，从而提高发光二极管的导电能力。
第一子层中未掺杂Mg，因此在第一子层中也未掺杂In，若在第一子层中掺杂In就会降低第一子层的势垒高度，从而减弱第一子层对电子的阻挡作用。
优选地，第二子层中的InGaN层中的ln的浓度为1*1017/cm3～10*1017/cm3。
优选地，第三子层中的ln的浓度为1*1018/cm3～10*1018/cm3。
需要说明的是，在采用上述ln的浓度的取值范围时，需满足第二子层中的InGaN层中的ln的浓度小于第三子层中的ln的浓度。
在其他实施例中，第二子层中的InGaN层和第三子层中的ln的浓度还可以有其他大小关系，第二子层中的InGaN层和第三子层中的ln的浓度采用其他大小关系时，其发光效率没有前述优选方式好，例如第二子层中的InGaN层和第三子层中的ln的浓度的大小关系可以如下：第二子层中的InGaN层中的ln的浓度等于第三子层中的ln的浓度，或者，第二子层中的InGaN层中的ln的浓度大于第三子层中的ln的浓度。
进一步地，在本实施例中，第三子层的厚度大于第一子层的厚度，第一子层的厚度大于第二子层的厚度。由于空穴由第三子层进入电子阻挡层，且第三子层中Mg的掺杂浓度最高，将第三子层的厚度设为最厚，有利于产生较多的空穴，而电子由第一子层进入电子阻挡层，因此将第一子层的厚度设置为厚于第二子层，可以有效的阻挡电子，将第二子层的厚度设为最薄，可以有效的减少第二子层对于空穴的阻挡，同时对于电子也有一定的阻挡作用。
优选地，第一子层的厚度为2-4nm。
优选地，第二子层的厚度为1-3nm。
优选地，第三子层的厚度为4-8nm。
需要说明的是，在采用上述厚度的取值范围时，需满足第三子层的厚度大于第一子层的厚度，第一子层的厚度大于第二子层的厚度。
在其他实施例中，三个子层的厚度还可以有其他大小关系，三个子层的厚度采用其他大小关系时，其发光效率没有前述优选方式好，例如三个子层的厚度的大小关系可以如下：第一子层的厚度等于第二子层的厚度等于第三子层的厚度，或者，第三子层的厚度等于第一子层的厚度，第一子层的厚度大于第二子层的厚度。
进一步地，在本实施例中，三个子层的生长温度之间的关系优选如下：第一子层的生长温度小于第三子层的生长温度，且第三子层的生长温度小于第二子层的生长温度。温度升高可以增加Mg的活化效率，而第二子层中的Mg的掺杂浓度小于第一子层中Mg的掺杂浓度，因此将第二子层的生长温度设置为高于第三子层。由于第一子层离有源层较近，所以将第一子层的温度设为最低，可以减少高温对第二子层和第三子层中的InGaN层的破坏。
优选地，第一子层的生长温度为900-940℃。
优选地，第二子层的生长温度为950-980℃。
优选地，第三子层的生长温度为930-960℃。
需要说明的是，在上述生长温度的取值范围中，需满足第一子层的生长温度小于第三子层的生长温度，且第三子层的生长温度小于第二子层的生长温度。
更优选地，第一子层的生长温度为940℃。
更优选地，第二子层的生长温度为970℃。
更优选地，第三子层的生长温度为955℃。
在其他实施例中，三个子层的生长温度还可以有其他大小关系，三个子层的生长温度采用其他大小关系时，其发光效率没有前述优选方式好，例如三个子层的生长温度的大小关系可以如下：第一子层的生长温度等于第二子层的生长温度等于第三子层的生长温度，或者，第一子层的生长温度小于第三子层的生长温度，第三子层的生长温度等于第二子层的生长温度。
进一步地，在本实施例中，三个子层的生长压力之间的关系优选如下：第一子层的生长压力小于第二子层的生长压力，且第二子层的生长压力小于第三子层的生长压力。由于第一子层和第二子层中均掺杂有Al，生长压力越低时，在低压环境下Al不容易与NH3提前发生反应，因此可以降低Al的预反应。同时在Al的浓度逐渐降低时，生长压力采用逐渐升高的方式，即不会有较多的Al预反应产生又能保证所需的厚度，且不会增加较多的生长时间。
优选地，第一子层的生长压力为100torr。
优选地，第二子层的生长压力为150torr。
优选地，第三子层的生长压力为200torr。
需要说明的是，在上述生长压力的取值范围中，需满足第一子层的生长压力小于第二子层的生长压力，且第二子层的生长压力小于第三子层的生长压力。
在其他实施例中，三个子层的生长压力还可以有其他大小关系，三个子层的生长压力采用其他大小关系时，其发光效率没有前述优选方式好，例如三个子层的生长压力的大小关系可以如下：第一子层的生长压力等于第二子层的生长压力等于第三子层的生长压力，或者，第一子层的生长压力小于第二子层的生长压力，且第二子层的生长压力等于第三子层的生长压力。
进一步地，在本实施例中，三个子层的生长速率大小之间的关系优选如下：第一子层的生长速率大于第三子层的生长速率，且第三子层的生长速率大于第二子层的生长速率。由于第一子层距离有源层最近，所以将第一子层的生长速率设置为最快，还可以尽量减少高温对有源层中InGaN层的破坏，由于第三子层的厚度最厚，若生长速率最慢则其生长时间较长，会增加生产成本。
优选地，第一子层的生长速率为0.5μm/h-1μm/h。
优选地，第二子层的生长速率为0.1μm/h-0.3μm/h。
优选地，第三子层的生长速率为0.2μm/h-0.5μm/h。
需要说明的是，在采用上述生长速率的取值范围时，需满足第一子层的生长速率大于第三子层的生长速率，且第三子层的生长速率大于第二子层的生长速率。
在其他实施例中，三个子层的生长速率还可以有其他大小关系，三个子层的生长速率采用其他大小关系时，其发光效率没有前述优选方式好，例如三个子层的生长速率的大小关系可以如下：第一子层的生长速率等于第二子层的生长速率等于第三子层的生长速率，或者，第一子层的生长速率大于第三子层的生长速率，且第三子层的生长速率等于第二子层的生长速率。
步骤207、在电子阻挡层上生长P型层。
可选地，P型层为高温高掺杂Mg的GaN层，其厚度为50-80nm。
具体地，生长P型层时，反应室温度为940-980℃，反应室压力控制在200-600torr。
步骤208、在P型层上生长活化P型接触层。
可选地，活化P型接触层为高掺杂Mg/ln的PlnGaN层，其厚度为1-2nm。
具体地，活化P型接触层，在氮气气氛下，持续处理P型层20-30min。其中，反应室温度为650-750℃。反应室压力控制在200-600torr。
需要说明的是，活化P型接触层主要是活化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。
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ITO(Indium TinOxides，氧化铟锡金属氧化物)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254μm*862μm(10mi*30mil)和229μm*559μm(9mi*22mil)的芯粒。其中，第一样品是采用传统电子阻挡层生长得到的，第二样品是采用本实施例提供的发光二极管的制造方法得到的。
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。
结果显示，两种来自于第二样品的晶粒与比来自于第一样品的晶粒相比，光强分别在150mA和60mA驱动电流下有明显提升，电压降低明显，例如，在150mA驱动电流下，某一相同位置的第一样品的晶粒的光强为190-195mW，第二样品的晶粒的光强为200-205mW，在60mA驱动电流下，某一相同位置的第一样品的晶粒的光强为81-87mW，第二样品的晶粒的光强为92-97mW。这就说明此法生长的结构其电子阻挡的效果很好且又提供较多的空穴。
本发明实施例通过将电子阻挡层分成三个子层，第一子层为AlGaN层，AlGaN层中掺杂有Al，可以形成有效阻挡电子向P型层泄露的势垒，第二子层包括n个周期的AlGaN/InGaN超晶格结构，其中超晶格结构中的AlGaN层可以阻挡电子泄露，n个周期的超晶格结构即可进一步地对电子进行多次的间隔阻挡；同时，超晶格结构中的InGaN层中的In可以降低第二子层中的能带间的能量势垒，从而降低第二子层的势垒高度，使得空穴更容易向有源层迁移，从而与电子进行复合发光，第三子层为掺Mg的InGaN层，InGaN层中的In能够作为Mg的催化剂，降低Mg所需要的激活能，从而可以提供较多的空穴，进而提高发光二极管晶体的发光效率。
以上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，其特征在于，
所述电子阻挡层包括依次层叠设置在所述有源层上的第一子层、第二子层和第三子层，所述第一子层为AlGaN层，所述第二子层包括n个周期的AlGaN/InGaN超晶格结构，2≤n≤6，所述第三子层为InGaN层，所述第二子层中的InGaN层和所述第三子层中均掺杂有Mg。
2.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一子层中的Al的浓度大于所述第二子层中的AlGaN层中的Al的浓度。
3.根据权利要求1或2所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第二子层中的InGaN层中的Mg的掺杂浓度小于所述第三子层中的Mg的掺杂浓度。
4.根据权利要求1或2所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第二子层中的InGaN层中的ln的浓度小于所述第三子层中的ln的浓度。
5.根据权利要求1或2所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第三子层的厚度大于所述第一子层的厚度，所述第一子层的厚度大于所述第二子层的厚度。
6.一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；
在衬底上依次生长低温缓冲层、高温缓冲层、N型层、有源层、电子阻挡层和P型层，所述电子阻挡层包括依次层叠设置在所述有源层上的第一子层、第二子层和第三子层，所述第一子层为AlGaN层，所述第二子层包括n个周期的AlGaN/InGaN超晶格结构，2≤n≤6，所述第三子层为InGaN层，所述第二子层中的InGaN层和所述第三子层中均掺杂有Mg。
7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述第三子层的厚度大于所述第一子层的厚度，所述第一子层的厚度大于所述第二子层的厚度。
8.根据权利要求6或7所述的制造方法，其特征在于，所述第一子层的生长温度小于所述第三子层的生长温度，且所述第三子层的生长温度小于所述第二子层的生长温度。
9.根据权利要求6或7所述的制造方法，其特征在于，所述第一子层的生长压力小于所述第二子层的生长压力，且所述第二子层的生长压力小于所述第三子层的生长压力。
10.根据权利要求6或7所述的制造方法，其特征在于，所述第一子层的生长速率大于所述第三子层的生长速率，且所述第三子层的生长速率大于所述第二子层的生长速率。
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