CN108987544B - 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。所述发光二极管外延片包括衬底、N型半导体层、第二载流子阻挡层、有源层、第一载流子阻挡层和P型半导体层，N型半导体层、第二载流子阻挡层、有源层、第一载流子阻挡层和P型半导体层依次层叠在衬底上，第一载流子阻挡层的材料采用P型掺杂的氮化铝镓；第二载流子阻挡层的材料采用N型掺杂的氮化铝镓；第二载流子阻挡层中铝的掺杂浓度沿所述发光二极管外延片的层叠方向逐渐增大，第一载流子阻挡层中铝的掺杂浓度沿所述发光二极管外延片的层叠方向逐渐减小。本发明尽可能使有源层中的载流子数量达到最大，促进载流子的辐射复合发光，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)是一种可以把电能转化成光能的半导体二极管。LED具有高效节能、绿色环保的优点，在交通指示、户外全色显示等领域有着广泛的应用。尤其是利用大功率LED实现半导体固态照明，有望成为新一代光源进入千家万户，引起人类照明史的革命。
外延片是LED制作的初级成品，通过在晶体结构匹配的单晶材料上生长半导体薄膜而成。例如，在蓝宝石衬底上生长氮化镓基材料。氮化镓基材料包括氮化铟镓(InGaN)、氮化镓(GaN)、氮化铝镓(AlGaN)和铝铟镓氮(AlInGaN)，具有禁带宽度大、电子漂移速度不易饱和、击穿场强大、介电常数小、导热性能好、耐高温、抗腐蚀等优点，是微波功率晶体管的优良材料，也是蓝绿光发光器件中具有重要应用价值的半导体材料之一。
现有的氮化镓基LED外延片包括衬底、N型半导体层、有源层和P型半导体层。衬底用于提供外延生长的表面，有源层用于提供辐射复合发光的区域，N型半导体层用于提供电子并注入到有源层中进行辐射复合发光，P型半导体层用于提供空穴并注入到有源层中进行辐射复合发光，电子阻挡层用于阻挡注入有源层的电子进一步跃迁到P型半导体层进行非辐射复合。但是现有外延片制作的LED的发光效率还是较低。
发明内容
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，能够解决现有技术LED的发光效率较低的问题。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、N型半导体层、有源层、第一载流子阻挡层和P型半导体层，所述N型半导体层、所述有源层、所述第一载流子阻挡层和所述P型半导体层依次层叠在所述衬底上，所述第一载流子阻挡层的材料采用P型掺杂的氮化铝镓；
所述发光二极管外延片还包括第二载流子阻挡层，所述第二载流子阻挡层设置在所述N型半导体层和所述有源层之间，所述第二载流子阻挡层的材料采用N型掺杂的氮化铝镓；所述第二载流子阻挡层中铝的掺杂浓度沿所述发光二极管外延片的层叠方向逐渐增大，所述第一载流子阻挡层中铝的掺杂浓度沿所述发光二极管外延片的层叠方向逐渐减小。
可选地，所述第二载流子阻挡层中铝的掺杂浓度的平均值等于所述第一载流子阻挡层中铝的掺杂浓度的平均值。
优选地，所述第二载流子阻挡层中铝的掺杂浓度为104atoms/cm3～106atoms/cm3。
可选地，所述第二载流子阻挡层的厚度等于所述第一载流子阻挡层的厚度。
优选地，所述第二载流子阻挡层的厚度为20nm～100nm。
可选地，所述第二载流子阻挡层中N型掺杂剂的掺杂浓度等于所述N型半导体层中N型掺杂剂的掺杂浓度。
可选地，所述第一载流子阻挡层中P型掺杂剂的掺杂浓度等于所述P型半导体层中P型掺杂剂的掺杂浓度。
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N型半导体层、第二载流子阻挡层、有源层、第一载流子阻挡层和P型半导体层，形成发光二极管外延片；
其中，所述第二载流子阻挡层的材料采用N型掺杂的氮化铝镓，所述第二载流子阻挡层中铝的掺杂浓度沿所述发光二极管外延片的生长方向逐渐增大；所述第一载流子阻挡层的材料采用P型掺杂的氮化铝镓，所述第一载流子阻挡层中铝的掺杂浓度沿所述发光二极管外延片的生长方向逐渐减小。
可选地，所述第二载流子阻挡层的生长温度与所述N型半导体层的生长温度相同。
可选地，所述第一载流子阻挡层的生长温度与所述P型半导体层的生长温度相同。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过在N型半导体层和有源层之间增加第二载流子阻挡层，第二载流子阻挡层与原本设置在有源层和P型半导体层之间的第一载流子阻挡层一起，将有源层夹在中间。由于第二载流子阻挡层和第一载流子阻挡层都是氮化铝镓层，因此有源层两侧的势垒都很高，可以有效避免注入有源层的一种载流子跃迁到提供另一种载流子的半导体层与另一种载流子进行非辐射复合(包括注入有源层的电子跃迁到P型半导体层中与空穴进行非辐射复合、以及注入有源层的空穴跃迁到N型半导体层)。而且氮化铝镓层中铝的掺杂浓度在越靠近有源层的区域越高，一方面有利于载流子注入有源层中，另一方面也可以对注入有源层的载流子形成较好的阻挡作用，尽可能使有源层中的载流子数量达到最大，促进载流子的辐射复合发光，提高LED的发光效率。另外，第二载流子阻挡层采用N型掺杂，有利于电子注入有源层；同时第一载流子阻挡层采用P型掺杂，有利于空穴有源层，增加注入有源层的载流子数量，有利于有源层中进行辐射复合发光，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发光二极管外延片中部分层的势垒示意图；
图3a是本发明实施例提供的铝的掺杂浓度逐渐增大的一种实现方式的示意图；
图3b是本发明实施例提供的铝的掺杂浓度逐渐增大的另一种实现方式的示意图；
图4是本发明实施例提供的一种发光二极管外延片的制造方法的流程图。
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。
本发明实施例提供了一种发光二极管外延片，图1为本发明实施例提供的发光二极管外延片的结构示意图，参见图1，该发光二极管外延片包括衬底10、N型半导体层20、有源层30、第一载流子阻挡层40和P型半导体层50，N型半导体层20、有源层30、第一载流子阻挡层40和P型半导体层50依次层叠在衬底10上，第一载流子阻挡层40的材料采用P型掺杂的氮化铝镓。
在本实施例中，该发光二极管外延片还包括第二载流子阻挡层60，第二载流子阻挡层60设置在N型半导体层20和有源层30之间，第二载流子阻挡层60的材料采用N型掺杂的氮化铝镓。第二载流子阻挡层60中铝的掺杂浓度沿该发光二极管外延片的层叠方向逐渐增大，第一载流子阻挡层40中铝的掺杂浓度沿该发光二极管外延片的层叠方向逐渐减小。
图2为本发明实施例提供的发光二极管外延片中部分层的势垒示意图，参见图2，第二载流子阻挡层60和第一载流子阻挡层40的势垒最高，并且沿发光二极管外延片的层叠方向，随着第二载流子阻挡层60中铝的掺杂浓度逐渐增大，第二载流子阻挡层60的势垒逐渐升高，而随着第一载流子阻挡层40中铝的掺杂浓度逐渐减小，第一载流子阻挡层40的势垒逐渐降低。
本发明实施例通过在N型半导体层和有源层之间增加第二载流子阻挡层，第二载流子阻挡层与原本设置在有源层和P型半导体层之间的第一载流子阻挡层一起，将有源层夹在中间。
由于第二载流子阻挡层和第一载流子阻挡层都是氮化铝镓层，因此有源层两侧的势垒都很高，可以有效避免注入有源层的一种载流子跃迁到提供另一种载流子的半导体层与另一种载流子进行非辐射复合(包括注入有源层的电子跃迁到P型半导体层中与空穴进行非辐射复合、以及注入有源层的空穴跃迁到N型半导体层)。
而且氮化铝镓层中铝的掺杂浓度在越靠近有源层的区域越高，一方面有利于载流子注入有源层中，另一方面也可以对注入有源层的载流子形成较好的阻挡作用，尽可能使有源层中的载流子数量达到最大，促进载流子的辐射复合发光，提高LED的发光效率。
另外，第二载流子阻挡层采用N型掺杂，有利于电子注入有源层；同时第一载流子阻挡层采用P型掺杂，有利于空穴有源层，增加注入有源层的载流子数量，有利于有源层中进行辐射复合发光，进一步提高LED的发光效率。
图3a为本发明实施例提供的铝的掺杂浓度逐渐增大的一种实现方式的示意图，图3b为本发明实施例提供的铝的掺杂浓度逐渐增大的另一种实现方式的示意。在具体实现时，铝的掺杂浓度逐渐增大可以是线性增大(如图3a所示)，也可以是逐层增大(如图3b所示)；铝的掺杂浓度逐渐减小可以是线性减小，也可以是逐层减小。
可选地，第二载流子阻挡层60中铝的掺杂浓度的平均值可以等于第一载流子阻挡层40中铝的掺杂浓度的平均值。
第二载流子阻挡层和第一载流子阻挡层采用相同的铝掺杂浓度，形成的势垒相同，匹配效果最佳。
优选地，第二载流子阻挡层60中铝的掺杂浓度可以为104atoms/cm3～106atoms/cm3。
如果第二载流子阻挡层中铝的掺杂浓度小于104atoms/cm3，则可能由于第二载流子阻挡层中铝的掺杂浓度太小而无法有效阻挡空穴注入N型半导体层，造成空穴注入N型半导体层中与电子进行非辐射复合，影响LED的发光效率；如果第二载流子阻挡层中铝的掺杂浓度大于106atoms/cm3，则可能由于第二载流子阻挡层中铝的掺杂浓度太大而影响电子注入有源层，减少有源层中与空穴进行辐射复合发光的电子数量，降低LED的发光效率。
相应地，第一载流子阻挡层40中铝的掺杂浓度可以为104atoms/cm3～106atoms/cm3。
如果第一载流子阻挡层中铝的掺杂浓度小于104atoms/cm3，则可能由于第一载流子阻挡层中铝的掺杂浓度太小而无法有效阻挡电子注入P型半导体层，造成电子注入P型半导体层中与空穴进行非辐射复合，影响LED的发光效率；如果第一载流子阻挡层中铝的掺杂浓度大于106atoms/cm3，则可能由于第一载流子阻挡层中铝的掺杂浓度太大而影响空穴注入有源层，减少有源层中与电子进行辐射复合发光的空穴数量，降低LED的发光效率。
例如，第二载流子阻挡层60中铝的掺杂浓度沿该发光二极管外延片的层叠方向从104atoms/cm3逐渐增加至106atoms/cm3，第一载流子阻挡层40铝的掺杂浓度沿该发光二极管外延片的层叠方向从106atoms/cm3逐渐减小至104atoms/cm3。
可选地，第二载流子阻挡层60的厚度可以等于第一载流子阻挡层40的厚度。
第二载流子阻挡层和第一载流子阻挡层采用相同的厚度，形成的势垒相同，匹配效果最佳。
优选地，第二载流子阻挡层60的厚度可以为20nm～100nm。
如果第二载流子阻挡层的厚度小于20nm，则可能由于第二载流子阻挡层的厚度太小而无法有效阻挡空穴注入N型半导体层，造成空穴注入N型半导体层中与电子进行非辐射复合，影响LED的发光效率；如果第二载流子阻挡层的厚度大于100nm，则可能由于第二载流子阻挡层的厚度太大而影响电子注入有源层，减少有源层中与空穴进行辐射复合发光的电子数量，降低LED的发光效率。
相应地，第一载流子阻挡层40厚度可以为20nm～100nm。
如果第一载流子阻挡层的厚度小于20nm，则可能由于第一载流子阻挡层中的厚度太小而无法有效阻挡电子注入P型半导体层，造成电子注入P型半导体层中与空穴进行非辐射复合，影响LED的发光效率；如果第一载流子阻挡层的厚度大于100nm，则可能由于第一载流子阻挡层的厚度太大而影响空穴注入有源层，减少有源层中与电子进行辐射复合发光的空穴数量，降低LED的发光效率。
例如，第二载流子阻挡层60的厚度为80nm，第一载流子阻挡层40的厚度为80nm。
可选地，第二载流子阻挡层60中N型掺杂剂的掺杂浓度可以等于N型半导体层20中N型掺杂剂的掺杂浓度，有利于电子注入有源层。
优选地，第二载流子阻挡层60中N型掺杂剂的掺杂浓度可以为1019/cm3～5*1019/cm3。
如果第二载流子阻挡层中N型掺杂剂的掺杂浓度小于1019/cm3，则可能由于第二载流子阻挡层中N型掺杂剂的掺杂浓度太小而无法有效促进电子注入有源层进行辐射复合发光；如果第二载流子阻挡层中N型掺杂剂的掺杂浓度大于5*1019/cm3，则可能由于第二载流子阻挡层中N型掺杂剂的掺杂浓度太大而导致电子跃迁到P型半导体层中与空穴进行非辐射复合，影响LED的发光效率。
相应地，N型半导体层20中N型掺杂剂的掺杂浓度可以为1019/cm3～5*1019/cm3。
如果N型半导体层中N型掺杂剂的掺杂浓度小于1019/cm3，则可能由于N型半导体层中N型掺杂剂的掺杂浓度太小而无法有效促进电子注入有源层进行辐射复合发光；如果N型半导体层中N型掺杂剂的掺杂浓度大于5*1019/cm3，则可能由于N型半导体层中N型掺杂剂的掺杂浓度太大而导致电子跃迁到P型半导体层中与空穴进行非辐射复合，影响LED的发光效率。
可选地，第一载流子阻挡层40中P型掺杂剂的掺杂浓度可以等于P型半导体层50中P型掺杂剂的掺杂浓度，有利于空穴注入有源层。
优选地，第一载流子阻挡层40中P型掺杂剂的掺杂浓度可以1019/cm3～5*1019/cm3。
如果第一载流子阻挡层中P型掺杂剂的掺杂浓度小于1019/cm3，则可能由于第一载流子阻挡层中P型掺杂剂的掺杂浓度太小而无法有效促进空穴注入有源层进行辐射复合发光；如果第一载流子阻挡层中P型掺杂剂的掺杂浓度大于5*1019/cm3，则可能由于第一载流子阻挡层中P型掺杂剂的掺杂浓度太大而导致空穴跃迁到N型半导体层中与电子进行非辐射复合，影响LED的发光效率。
相应地，P型半导体层50中P型掺杂剂的掺杂浓度可以为1019/cm3～5*1019/cm3。
如果P型半导体层中P型掺杂剂的掺杂浓度小于1019/cm3，则可能由于P型半导体层中P型掺杂剂的掺杂浓度太小而无法有效促进空穴注入有源层进行辐射复合发光；如果P型半导体层中P型掺杂剂的掺杂浓度大于5*1019/cm3，则可能由于P型半导体层中P型掺杂剂的掺杂浓度太大而导致空穴跃迁到N型半导体层中与电子进行非辐射复合，影响LED的发光效率。
具体地，衬底10的材料可以采用蓝宝石，优选为[0001]晶向的蓝宝石。N型半导体层20的材料可以采用N型掺杂(如硅)的氮化镓。有源层30可以包括多个量子阱和多个量子垒，多个量子阱和多个量子垒交替层叠设置；量子阱的材料可以采用氮化铟镓，量子垒的材料可以采用氮化镓。P型半导体层50的材料可以采用P型掺杂(如镁)的氮化镓。
进一步地，N型半导体层20的厚度可以为1μm～3μm，优选为2μm；N型半导体层20中N型掺杂剂的掺杂浓度可以为1019/cm3～5*1019/cm3，优选为2.5*1019/cm3。量子阱的厚度可以为2nm～3nm，优选为2.5nm；量子垒的厚度可以为10nm～20nm，优选为15nm；量子阱的数量与量子垒的数量相同，量子垒的数量可以为5个～15个，优选为10个。P型半导体层50的厚度可以为0.1μm～0.3μm，优选为0.2μm；P型半导体层50中P型掺杂剂的掺杂浓度可以为1019/cm3～5*1019/cm3，优选为2.5*1019/cm3。
可选地，如图1所示，该发光二极管外延片还可以包括缓冲层70，缓冲层设置在衬底10和N型半导体层20之间，以缓解衬底和N型半导体层之间的晶格失配，提高外延片的生长质量，最终提高LED的发光效率。
具体地，缓冲层2的材料可以采用氮化铝或者氮化镓。
进一步地，缓冲层2的厚度可以为15nm～35nm，优选为25nm。
优选地，如图1所示，该发光二极管外延片还可以包括未掺杂氮化镓层71，未掺杂氮化镓层71设置在缓冲层70和N型半导体层30之间，以进一步缓解衬底和N型半导体层之间的晶格失配，提高外延片整体的晶体质量，进而提高LED的发光效率。
进一步地，未掺杂氮化镓层71的厚度可以为0.5μm～1.5μm，优选为1μm。
可选地，如图1所示，该发光二极管外延片还可以包括应力释放层80，应力释放层80设置在第二载流子阻挡层60和有源层30之间，以释放外延生长过程中产生的应力，提高有源层的生长质量，最终提高LED的发光效率。
具体地，应力释放层80可以包括多个氮化铟镓层和多个氮化镓层，多个氮化铟镓层和多个氮化镓层交替层叠设置。
进一步地，氮化铟镓层的厚度可以为1nm～3nm，优选为2nm；氮化镓层的厚度可以为20nm～40nm，优选为30nm；氮化铟镓层的数量与氮化镓层的数量相同，氮化镓层的数量可以为3个～9个，优选为6个。
可选地，如图1所示，该发光二极管外延片还可以包括P型接触层90，P型接触层90设置在P型半导体层50上，以在外延片与芯片制作工艺中设置的透明导电薄膜或者电极之间形成欧姆接触。
具体地，P型接触层90的材料可以采用P型掺杂的氮化铟镓。
进一步地，P型接触层90的厚度可以为5nm～25nm，优选为15nm；P型接触层90中P型掺杂剂的掺杂浓度可以为1019/cm3～5*1019/cm3，优选为2.5*1019/cm3。
本发明实施例提供了一种发光二极管外延片的制造方法，适用于制造图1所示的发光二极管外延片。图4为本发明实施例提供的发光二极管外延片的制造方法的流程图，参见图4，该制造方法包括：
步骤201：提供一衬底。
可选地，该步骤201可以包括：
控制温度为1000℃～1100℃(优选为1050℃)，在氢气气氛中对衬底进行6分钟～10分钟(优选为8分钟)退火处理；
对衬底进行氮化处理。
通过上述步骤清洁衬底的表面，避免杂质掺入外延片中，有利于提高外延片的生长质量。
步骤202：在衬底上依次生长N型半导体层、第二载流子阻挡层、有源层、第一载流子阻挡层和P型半导体层，形成发光二极管外延片。
在本实施例中，第二载流子阻挡层的材料采用N型掺杂的氮化铝镓，第二载流子阻挡层中铝的掺杂浓度沿该发光二极管外延片的生长方向逐渐增大。第一载流子阻挡层的材料采用P型掺杂的氮化铝镓，第一载流子阻挡层中铝的掺杂浓度沿该发光二极管外延片的生长方向逐渐减小。
可选地，第二载流子阻挡层的生长温度可以与N型半导体层的生长温度相同，有利于提高外延片的生长质量。
优选地，第二载流子阻挡层的生长温度可以为950℃～1100℃。
如果第二载流子阻挡层的生长温度小于950℃，则可能由于第二载流子阻挡层的生长温度太低而导致第二载流子阻挡层的晶体质量较差，影响外延片整体的生长质量，造成LED的发光效率较低；如果第二载流子阻挡层的生长温度大于1100℃，则可能由于第二载流子阻挡层的生长温度太高而造成有源层中的铟析出，降低LED的发光效率。
相应地，N型半导体层的生长温度可以为950℃～1100℃。
如果N型半导体层的生长温度小于950℃，则可能由于N型半导体层的生长温度太低而导致N型半导体层的晶体质量较差，影响外延片整体的生长质量，造成LED的发光效率较低；如果N型半导体层的生长温度大于1100℃，则可能由于N型半导体层的生长温度太高而造成有源层中的铟析出，降低LED的发光效率。
例如，第二载流子阻挡层的生长温度为1025℃，N型半导体层的生长温度为1025℃。
可选地，第一载流子阻挡层的生长温度可以与P型半导体层的生长温度相同，有利于提高外延片的生长质量。
优选地，第一载流子阻挡层的生长温度可以为850℃～1050℃。
如果第一载流子阻挡层的生长温度小于850℃，则可能由于第一载流子阻挡层的生长温度太低而导致第一载流子阻挡层的晶体质量较差，影响外延片整体的生长质量，造成LED的发光效率较低；如果第一载流子阻挡层的生长温度大于1050℃，则可能由于第一载流子阻挡层的生长温度太高而造成有源层中的铟析出，降低LED的发光效率。
相应地，P型半导体层的生长温度可以为850℃～1050℃。
例如，第一载流子阻挡层的生长温度为950℃，P型半导体层的生长温度为950℃。
具体地，该步骤202可以包括：
第一步，控制压力为100torr～500torr(优选为300torr)，在衬底上生长N型半导体层；
第二步，控制压力为100torr～500torr(优选为300torr)，在N型半导体层上生长第二载流子阻挡层；
第三步，在第二载流子阻挡层上生长有源层；其中，量子阱的生长温度为720℃～829℃(优选为770℃)，压力为100torr～500torr(优选为300torr)；量子垒的生长温度为850℃～959℃(优选为900℃)，压力为100torr～500torr(优选为300torr)；
第四步，控制压力为100torr～300torr(优选为200torr)，在有源层上生长第一载流子阻挡层；
第五步，控制压力为100torr～300torr(优选为200torr)，在第一载流子阻挡层上生长P型半导体层。
优选地，在第三步中，生长量子阱时，氮气、氢气和氨气的通入量之比可以为72:0:50；生长量子垒时，氮气、氢气和氨气的通入量之比可以为52:20:60。
可选地，在第一步之前，该制造方法还可以包括：
控制温度为500℃～600℃(优选为540℃)，压力为400torr～600torr(优选为500torr)，在衬底上生长缓冲层。
相应地，N型半导体层生长在缓冲层上。
优选地，在衬底上生长缓冲层之后，该制造方法还可以包括：
控制温度为1000℃～1100℃(优选为1040℃)，压力为400torr～600torr(优选为500torr)，对缓冲层进行5分钟～10分钟(优选为8分钟)的原位退火处理。
更可选地，在原位退火处理之后，该制造方法还可以包括：
控制温度为1000℃～1100℃(优选为1050℃)，压力为100torr～500torr(优选为300torr)，在缓冲层上生长未掺杂氮化镓层。
相应地，N型半导体层生长在未掺杂氮化镓层上。
可选地，在第三步之前，该制造方法还可以包括：
在第二载流子阻挡层上生长压力释放层；其中，氮化铟镓层的生长温度为720℃～829℃(优选为770℃)，压力为100torr～500torr(优选为300torr)；氮化镓层的生长温度为850℃～959℃(优选为900℃)，压力为100torr～500torr(优选为300torr)。
相应地，有源层生长在压力释放层上。
可选地，在第五步之后，该制造方法还可以包括：
控制温度为850℃～1050℃(优选为950℃)，压力为100torr～300torr(优选为200torr)，在P型半导体层上生长P型接触层。
需要说明的是，在上述外延生长结束之后，会先将温度降低至650℃～850℃(优选为750℃)，在氮气气氛中对外延片进行5分钟～15分钟(优选为10分钟)的退火处理，然后再将外延片的温度降低至室温。对得到的外延片进行清洗、沉积、光刻和刻蚀等芯片制作工艺，形成LED芯片。
本发明实施例采用高纯氢气(H2)或者氮气(N2)作为载气，采用三甲基镓(TMGa)作为镓(Ga)源，采用三甲基铝(TMAl)作为铝(Al)源，采用三甲基铟作为铟(In)源，采用氮气作为氮(N)源，采用硅烷(SiH4)作为N型掺杂剂，采用二茂镁(CP2Mg)作为P型掺杂剂。
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 (4)
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、N型半导体层、有源层、第一载流子阻挡层和P型半导体层，所述N型半导体层、所述有源层、所述第一载流子阻挡层和所述P型半导体层依次层叠在所述衬底上，所述第一载流子阻挡层的材料采用P型掺杂的氮化铝镓；
其特征在于，所述发光二极管外延片还包括第二载流子阻挡层，所述第二载流子阻挡层设置在所述N型半导体层和所述有源层之间，所述第二载流子阻挡层的材料采用N型掺杂的氮化铝镓；所述第二载流子阻挡层中铝的掺杂浓度沿所述发光二极管外延片的层叠方向逐渐增大，所述第一载流子阻挡层中铝的掺杂浓度沿所述发光二极管外延片的层叠方向逐渐减小；
所述第二载流子阻挡层中N型掺杂剂的掺杂浓度等于所述N型半导体层中N型掺杂剂的掺杂浓度，所述第二载流子阻挡层中N型掺杂剂的掺杂浓度为1019/cm3～5*1019/cm3；所述第一载流子阻挡层中P型掺杂剂的掺杂浓度等于所述P型半导体层中P型掺杂剂的掺杂浓度，所述第一载流子阻挡层中P型掺杂剂的掺杂浓度为1019/cm3～5*1019/cm3；
所述第二载流子阻挡层中铝的掺杂浓度沿所述发光二极管外延片的层叠方向从104atoms/cm3逐渐增加至106atoms/cm3，所述第一载流子阻挡层中铝的掺杂浓度沿所述发光二极管外延片的层叠方向从106atoms/cm3逐渐减小至104atoms/cm3；所述第二载流子阻挡层的厚度为80nm，所述第一载流子阻挡层的厚度为80nm。
2.一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N型半导体层、第二载流子阻挡层、有源层、第一载流子阻挡层和P型半导体层，形成发光二极管外延片；
其中，所述第二载流子阻挡层的材料采用N型掺杂的氮化铝镓，所述第二载流子阻挡层中铝的掺杂浓度沿所述发光二极管外延片的生长方向逐渐增大；所述第一载流子阻挡层的材料采用P型掺杂的氮化铝镓，所述第一载流子阻挡层中铝的掺杂浓度沿所述发光二极管外延片的生长方向逐渐减小；
所述第二载流子阻挡层中N型掺杂剂的掺杂浓度等于所述N型半导体层中N型掺杂剂的掺杂浓度，所述第二载流子阻挡层中N型掺杂剂的掺杂浓度为1019/cm3～5*1019/cm3；所述第一载流子阻挡层中P型掺杂剂的掺杂浓度等于所述P型半导体层中P型掺杂剂的掺杂浓度，所述第一载流子阻挡层中P型掺杂剂的掺杂浓度为1019/cm3～5*1019/cm3；
所述第二载流子阻挡层中铝的掺杂浓度沿所述发光二极管外延片的层叠方向从104atoms/cm3逐渐增加至106atoms/cm3，所述第一载流子阻挡层中铝的掺杂浓度沿所述发光二极管外延片的层叠方向从106atoms/cm3逐渐减小至104atoms/cm3；所述第二载流子阻挡层的厚度为80nm，所述第一载流子阻挡层的厚度为80nm。
3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述第二载流子阻挡层的生长温度与所述N型半导体层的生长温度相同。
4.根据权利要求2或3所述的制造方法，其特征在于，所述第一载流子阻挡层的生长温度与所述P型半导体层的生长温度相同。
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