CN109904287A - 发光二极管外延片及其生长方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发光二极管外延片及其生长方法，属于半导体技术领域。外延片包括衬底、缓冲层、N型半导体层、插入层、有源层和P型半导体层，插入层包括第一超晶格结构、第二超晶格结构和第三超晶格结构，第一超晶格结构的叠层结构包括第一子层和第二子层，第二超晶格结构的叠层结构包括第三子层和第四子层，第三超晶格结构的叠层结构包括第五子层、第六子层和第七子层，第一子层的材料采用氮化铝，第二子层、第三子层和第六子层的材料采用氮化镓，第四子层、第五子层和第七子层的材料采用氮化铝镓，第五子层中铝的掺杂浓度等于第四子层中铝的掺杂浓度，第七子层中铝的掺杂浓度大于第五子层中铝的掺杂浓度。本发明可提高复合发光效率。

Description

发光二极管外延片及其生长方法

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生长方法。

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。作为一种高效、环保、绿色的新型固态照明光源，LED正在被迅速广泛地应用在交通信号灯、汽车内外灯、城市景观照明、手机背光源等领域。LED的核心组件是芯片，提高芯片的发光效率是LED应用过程中不断追求的目标。

芯片包括外延片和设置在外延片上的电极。现有的LED外延片包括衬底、缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层，缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层依次层叠在衬底上。衬底用于提供外延生长的表面，缓冲层用于提供外延生长的成核中心，N型半导体层用于提供复合发光的电子，P型半导体层用于提供复合发光的空穴，有源层用于进行电子和空穴的复合发光。

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：

N型半导体层的材料采用重掺硅的氮化镓，会破坏晶格的完整性，产生较多的晶格缺陷并延伸到有源层，影响有源层中电子和空穴的复合发光。为了避免N型半导体层的晶格缺陷延伸到有源层中，可以在N型半导体层和有源层之间插入一层掺杂铝的氮化镓。通常插入的氮化镓层中铝的掺杂浓度越高，对缺陷的阻挡作用越好。但是插入的氮化镓层中铝的掺杂浓度太高，不但会阻挡缺陷延伸，还会阻挡N型半导体层的电子注入有源层中，导致注入有源层中的电子数量减少，影响有源层中电子和空穴的复合发光。

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生长方法，能够解决现有技术影响有源层中电子和空穴复合发光的问题。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、缓冲层、N型半导体层、插入层、有源层和P型半导体层，所述缓冲层、所述N型半导体层、所述插入层、所述有源层和所述P型半导体层依次层叠在所述衬底上；所述插入层包括依次层叠的第一超晶格结构、第二超晶格结构和第三超晶格结构，所述第一超晶格结构、所述第二超晶格结构和所述第三超晶格结构均包括多个依次层叠的叠层结构；所述第一超晶格结构的叠层结构包括依次层叠的第一子层和第二子层，所述第一子层的材料采用氮化铝，所述第二子层的材料采用氮化镓；所述第二超晶格结构的叠层结构包括依次层叠的第三子层和第四子层，所述第三子层的材料采用氮化镓，所述第四子层的材料采用氮化铝镓；所述第三超晶格结构的叠层结构包括依次层叠的第五子层、第六子层和第七子层，所述第五子层的材料采用氮化铝镓，所述第五子层中铝的掺杂浓度等于所述第四子层中铝的掺杂浓度，所述第六子层的材料采用氮化镓，所述第七子层的材料采用氮化铝镓，所述第七子层中铝的掺杂浓度大于所述第五子层中铝的掺杂浓度。

可选地，所述第一超晶格结构的叠层结构的数量大于所述第二超晶格结构的叠层结构的数量，所述第二超晶格结构的叠层结构的数量大于所述第三超晶格结构的叠层结构的数量。

进一步地，所述第一超晶格结构的叠层结构的数量与所述第二超晶格结构的叠层结构的数量之差，等于所述第二超晶格结构的叠层结构的数量与所述第三超晶格结构的叠层结构的数量之差。

更进一步地，所述第一超晶格结构的叠层结构的数量比所述第二超晶格结构的叠层结构的数量多1个～2个。

可选地，所述第一超晶格结构的厚度大于所述第二超晶格结构的厚度，所述第二超晶格结构的厚度大于所述第三超晶格结构的厚度。

进一步地，所述第一超晶格结构的厚度与所述第二超晶格结构的厚度之比，等于所述第二超晶格结构的厚度与所述第三超晶格结构的厚度之比。

更进一步地，所述第一超晶格结构的厚度为所述第二超晶格结构的厚度的1.5倍～3倍。

可选地，所述第一超晶格结构中铝的掺杂浓度为所述第二超晶格结构中铝的掺杂浓度的1.5倍～5倍。

可选地，所述插入层中掺有硅。

另一方面，本发明实施例提供了一种发光二极管外延片的生长方法，所述生长方法包括：

提供一衬底；

在所述衬底上依次生长缓冲层、N型半导体层、插入层、有源层和P型半导体层；

其中，所述插入层包括依次层叠的第一超晶格结构、第二超晶格结构和第三超晶格结构，所述第一超晶格结构、所述第二超晶格结构和所述第三超晶格结构均包括多个依次层叠的叠层结构；所述第一超晶格结构的叠层结构包括依次层叠的第一子层和第二子层，所述第一子层的材料采用氮化铝，所述第二子层的材料采用氮化镓；所述第二超晶格结构的叠层结构包括依次层叠的第三子层和第四子层，所述第三子层的材料采用氮化镓，所述第四子层的材料采用氮化铝镓；所述第三超晶格结构的叠层结构包括依次层叠的第五子层、第六子层和第七子层，所述第五子层的材料采用氮化铝镓，所述第五子层中铝的掺杂浓度等于所述第四子层中铝的掺杂浓度，所述第六子层的材料采用氮化镓，所述第七子层的材料采用氮化铝镓，所述第七子层中铝的掺杂浓度大于所述第五子层中铝的掺杂浓度。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过在N型半导体层和有源层之间插入三个依次层叠的超晶格结构，每个超晶格结构均由氮化铝或者氮化铝镓和氮化镓交替层叠而成，由于铝原子比镓原子小得多，因此当采用铝原子代替镓原子时，外延的晶格常数将变小，禁带宽度将变宽，可以有效阻挡呈直线延伸的缺陷，因此在N型半导体层和有源层之间插入三个由氮化铝或者氮化铝镓和氮化镓交替层叠而成的超晶格结构，可以有效阻挡N型半导体层的缺陷延伸到有源层中。同时超晶格结构一方面可以增强缺陷的阻挡效果，另一方面有利于维持晶体结构，改善晶体的完整性，进一步减弱重掺硅的N型半导体层对有源层的不良影响。

而且先层叠的第一超晶格结构包括多个由氮化铝层和氮化镓层组成的叠层结构，氮化铝的禁带宽度很宽，一方面可以阻挡大部分缺陷继续沿层叠方向直线延伸，另一方面可以将大的缺陷阻断成多个小的缺陷。接着层叠的第二超晶格结构包括多个由氮化铝镓层和氮化镓层组成的叠层结构，氮化铝镓层的禁带宽度虽然比氮化铝窄，但也足以宽到阻挡第一超晶格结构分成的多个小的缺陷继续沿层叠方向直线延伸，同时氮化铝镓层的势垒也比氮化铝低，可以减弱对电子的阻挡作用，影响N型半导体层的电子注入有源层中。最后层叠的第三超晶格结构包括多个由低铝掺杂的氮化铝镓层、氮化镓层、高铝掺杂的氮化铝镓层组成的叠层结构，可以彻底终止缺陷沿层叠方向直线延伸，同时也不会对电子注入有源层造成很大的阻挡作用。

另外，第一超晶格结构最后层叠的和第二超晶格结构最先层叠的都是氮化镓层，第二超晶格结构最后层叠的和第三超晶格结构最先层叠的都是氮化铝镓层，三个超晶格结构之间的晶格匹配较好，不会对外延片的晶体质量造成负影响。同时每个超晶格结构中将氮化镓层和氮化铝层或者氮化铝镓层交替层叠，也可以避免铝的掺杂浓度太高而导致氮化镓出现龟裂，有利于提高外延片的晶体质量。

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插入层的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种发光二极管外延片的生长方法的流程图。

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一种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1、缓冲层2、N型半导体层3、插入层4、有源层5和P型半导体层6，缓冲层2、N型半导体层3、插入层4、有源层5和P型半导体层6依次层叠在衬底1上。

图2为本发明实施例提供的插入层的结构示意图。参见图2，在本实施例中，插入层4包括依次层叠的第一超晶格结构41、第二超晶格结构42和第三超晶格结构43，第一超晶格结构41、第二超晶格结构42和第三超晶格结构43均包括多个依次层叠的叠层结构。第一超晶格结构41的叠层结构包括依次层叠的第一子层411和第二子层412，第一子层411的材料采用氮化铝，第二子层412的材料采用氮化镓。第二超晶格结构42的叠层结构包括依次层叠的第三子层421和第四子层422，第三子层421的材料采用氮化镓，第四子层422的材料采用氮化铝镓。第三超晶格结构43的叠层结构包括依次层叠的第五子层431、第六子层432和第七子层433，第五子层431的材料采用氮化铝镓，第五子层431中铝的掺杂浓度等于第四子层422中铝的掺杂浓度，第六子层432的材料采用氮化镓，第七子层433的材料采用氮化铝镓，第七子层433中铝的掺杂浓度大于第五子层431中铝的掺杂浓度。

本发明实施例在N型半导体层和有源层之间插入三个依次层叠的超晶格结构，每个超晶格结构均由氮化铝或者氮化铝镓和氮化镓交替层叠而成，由于铝原子比镓原子小得多，因此当采用铝原子代替镓原子时，外延的晶格常数将变小，禁带宽度将变宽，可以有效阻挡呈直线延伸的缺陷，因此在N型半导体层和有源层之间插入三个由氮化铝或者氮化铝镓和氮化镓交替层叠而成的超晶格结构，可以有效阻挡N型半导体层的缺陷延伸到有源层中。同时超晶格结构一方面可以增强缺陷的阻挡效果，另一方面有利于维持晶体结构，改善晶体的完整性，进一步减弱重掺硅的N型半导体层对有源层的不良影响。

而且先层叠的第一超晶格结构包括多个由氮化铝层和氮化镓层组成的叠层结构，氮化铝的禁带宽度很宽，一方面可以阻挡大部分缺陷继续沿层叠方向直线延伸，另一方面可以将大的缺陷阻断成多个小的缺陷。接着层叠的第二超晶格结构包括多个由氮化铝镓层和氮化镓层组成的叠层结构，氮化铝镓层的禁带宽度虽然比氮化铝窄，但也足以宽到阻挡第一超晶格结构分成的多个小的缺陷继续沿层叠方向直线延伸，同时氮化铝镓层的势垒也比氮化铝低，可以减弱对电子的阻挡作用，影响N型半导体层的电子注入有源层中。最后层叠的第三超晶格结构包括多个由低铝掺杂的氮化铝镓层、氮化镓层、高铝掺杂的氮化铝镓层组成的叠层结构，可以彻底终止缺陷沿层叠方向直线延伸，同时也不会对电子注入有源层造成很大的阻挡作用。

另外，第一超晶格结构最后层叠的和第二超晶格结构最先层叠的都是氮化镓层，第二超晶格结构最后层叠的和第三超晶格结构最先层叠的都是氮化铝镓层，三个超晶格结构之间的晶格匹配较好，不会对外延片的晶体质量造成负影响。同时每个超晶格结构中将氮化镓层和氮化铝层或者氮化铝镓层交替层叠，也可以避免铝的掺杂浓度太高而导致氮化镓出现龟裂，有利于提高外延片的晶体质量。

可选地，第一超晶格结构41的叠层结构的数量可以大于第二超晶格结构42的叠层结构的数量，第二超晶格结构42的叠层结构的数量可以大于第三超晶格结构43的叠层结构的数量。靠近N型半导体层的第一超晶格结构的叠层结构的数量最多，可以有效阻挡N型半导体层沿层叠方向直线延伸的缺陷，避免缺陷延伸到有源层中影响电子和空穴的复合发光；位于中间的第二超晶格结构的叠层结构的数量较多，可以有效配合第一超晶格结构，有效阻挡大缺陷分成的小缺陷，减少延伸到顶层才结束的大的穿透位错形成；靠近有源层的第三超晶格结构的叠层结构的数量最少，在保证终止缺陷的直线延伸的情况下，避免对电子注入有源层形成阻挡。

进一步地，第一超晶格结构41的叠层结构的数量与第二超晶格结构42的叠层结构的数量之差，可以等于第二超晶格结构42的叠层结构的数量与第三超晶格结构43的叠层结构的数量之差。相邻两个超晶格结构的叠层结构的数量差值相同，可以逐渐改变叠层结构的数量，避免变化太大对晶格结构造成不良影响。

更进一步地，第一超晶格结构41的叠层结构的数量可以比第二超晶格结构42的叠层结构的数量多1个～2个。相应地，第二超晶格结构42的叠层结构的数量可以比第三超晶格结构43的叠层结构的数量多1个～2个。将叠层结构的数量差值限定在1个～2个内，变化幅度较小，有利于维持整体的晶格结构。

示例性地，第一超晶格结构41的叠层结构的数量可以为3个～6个，如3个～5个；第二超晶格结构的叠层结构的数量可以为2个～5个，如2个～4个；第三超晶格结构的叠层结构的数量可以为1个～4个，如1个～3个，实现效果好。

可选地，第一超晶格结构41的厚度可以大于第二超晶格结构42的厚度，第二超晶格结构42的厚度可以大于第三超晶格结构43的厚度。与超晶格结构的叠层结构的数量匹配，靠近N型半导体层的第一超晶格结构最厚，可以有效阻挡N型半导体层沿层叠方向直线延伸的缺陷，避免缺陷延伸到有源层中影响电子和空穴的复合发光；位于中间的第二超晶格结构较厚，可以有效配合第一超晶格结构，有效阻挡大缺陷分成的小缺陷，减少延伸到顶层才结束的大的穿透位错形成；靠近有源层的第三超晶格结构最薄，在保证终止缺陷的直线延伸的情况下，避免对电子注入有源层形成阻挡。

进一步地，第一超晶格结构41的厚度与第二超晶格结构42的厚度之比，可以等于第二超晶格结构42的厚度与第三超晶格结构43的厚度之比。相邻两个超晶格结构的厚度比值相同，可以逐渐改变超晶格结构的厚度，避免变化太大对晶格结构造成不良影响。

更进一步地，第一超晶格结构41的厚度可以为第二超晶格结构42的厚度的1.5倍～3倍。相应地，第二超晶格结构42的厚度可以为第三超晶格结构43的厚度的1.5倍～3倍。如果相邻两个超晶格结构的厚度之比小于1.5，则可能由于相邻两个超晶格结构的厚度比较接近而无法有效兼顾缺陷的阻挡和电子的注入；如果相邻两个超晶格结构的厚度之比大于3，则可能由于相邻两个超晶格结构的厚度相差较大而对晶格结构造成不良影响。

示例性地，第一超晶格结构41的厚度可以为10nm～30nm，如15nm～30nm；第二超晶格结构42的厚度可以为5nm～15nm，如7.5nm～15nm；第三超晶格结构43的厚度可以为1nm～3nm，如2nm～3nm，实现效果好。

在实际应用中，第一子层411的厚度、第二子层412的厚度、第三子层421的厚度、第四子层422的厚度、第五子层431的厚度、第六子层432的厚度、第七子层433的厚度可以相等，以方便实现。

可选地，第一超晶格结构41中铝的掺杂浓度可以为第二超晶格结构42中铝的掺杂浓度的1.5倍～5倍，如1.5倍～4倍。第一超晶格结构和第二超晶格结构相互配合，第一超晶格结构可以阻挡大部分缺陷，并将大缺陷划分为小缺陷，第二超晶格结构继续阻挡大缺陷划分的小缺陷，并且第一超晶格结构和第二超晶格结构中铝的掺杂浓度相差在一定范围内，可以避免相差太大所造成的晶格失配。

进一步地，第三超晶格结构43中铝的掺杂浓度可以为第二超晶格结构42中铝的掺杂浓度的1.5倍～2.5倍。第三超晶格结构中铝的掺杂浓度比第二超晶格结构略高，可以有效终止缺陷的直线延伸。

示例性地，第一超晶格结构41中铝的掺杂浓度可以为3*10²⁰/cm³～8*10²⁰/cm³，如4*10²⁰/cm³～8*10²⁰/cm³；第二超晶格结构42中铝的掺杂浓度可以为1*10²⁰/cm³～4*10²⁰/cm³，如1*10²⁰/cm³～3*10²⁰/cm³；第三超晶格结构43中铝的掺杂浓度可以为2*10²⁰/cm³～6*10²⁰/cm³，如3*10²⁰/cm³～4*10²⁰/cm³，实现效果好。

可选地，插入层4中可以掺有硅；即第一子层的采用掺杂硅的氮化铝，第二子层的材料采用掺杂硅的氮化镓，第三子层的材料采用掺杂硅的氮化镓，第四子层的材料采用掺杂硅的氮化铝镓，第五子层的材料采用掺有硅的氮化铝镓，第六子层的材料采用掺杂硅的氮化镓，第七子层的材料采用掺杂硅的氮化铝镓。通过掺杂少量的硅，有利于电子顺利注入有源层中。

示例性地，插入层4中硅的掺杂浓度可以为5*10¹⁷/cm³～1*10¹⁸/cm³，如6*10¹⁷/cm³～1*10¹⁸/cm³，实现效果好。

可选地，衬底1的材料可以采用蓝宝石(主要材料为三氧化二铝)，如晶向为[0001]的蓝宝石。缓冲层2的材料可以采用未掺杂的氮化镓或者氮化铝。N型半导体层3的材料可以采用N型掺杂(如硅)掺杂的氮化镓。有源层5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(InGaN)，如In_xGa_1-xN，0＜x＜1，量子垒的材料可以采用氮化镓。P型半导体层6的材料可以采用P型掺杂(如镁)的氮化镓。

进一步地，缓冲层2的厚度可以为15nm～30nm，优选为25nm。N型半导体层3的厚度可以为2μm～3μm，优选为2.5μm；N型半导体层3中N型掺杂剂的掺杂浓度可以为10¹⁸cm^-3～10¹⁹cm^-3，优选为5*10¹⁸cm^-3。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8nm～11nm，优选为9.5nm；量子阱的数量与量子垒的数量相同，量子垒的数量可以为11个～13个，优选为12个；有源层5的厚度可以为130nm～160nm，优选为145nm。P型半导体层6的厚度可以为50nm～80nm，优选为65nm；P型半导体层6中P型掺杂剂的掺杂浓度可以为10¹⁸/cm³～10²⁰/cm³，优选为10¹⁹/cm³。

可选地，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7，未掺杂氮化镓层7设置在缓冲层2和N型半导体层3之间，以缓解衬底材料与氮化镓之间晶格失配产生的应力和缺陷，为外延片主体结构提供晶体质量较好的生长表面。

在具体实现时，缓冲层2为首先在图形化衬底上低温生长的一层较薄的氮化镓，因此也称为低温缓冲层。再在低温缓冲层进行氮化镓的纵向生长，会形成多个相互独立的三维岛状结构，称为三维成核层；然后在所有三维岛状结构上和各个三维岛状结构之间进行氮化镓的横向生长，形成二维平面结构，称为二维恢复层；最后在二维生长层上高温生长一层较厚的氮化镓，称为本征氮化镓层。本实施例中将三维成核层、二维恢复层和本征氮化镓层统称为未掺杂氮化镓层7。

进一步地，未掺杂氮化镓层7的厚度可以为2μm～3.5μm，优选为2.75μm。

可选地，如图1所示，该发光二极管外延片还可以包括电子阻挡层81，电子阻挡层81设置在有源层5和P型半导体层6之间，以避免电子跃迁到P型半导体层中与空穴进行非辐射复合，降低LED的发光效率。

具体地，电子阻挡层81的材料可以采用P型掺杂的氮化铝镓(AlGaN)，如Al_yGa_1-yN，0.15＜y＜0.25。

进一步地，电子阻挡层81的厚度可以为30nm～50nm，优选为40nm。

优选地，如图1所示，该发光二极管外延片还可以包括低温P型层82，低温P型层82设置在有源层5和电子阻挡层81之间，以避免电子阻挡层较高的生长温度造成有源层中的铟原子析出，影响发光二极管的发光效率。

具体地，低温P型层82的材料可以为与P型半导体层6的材料相同。在本实施例中，低温P型层82的材料可以为P型掺杂的氮化镓。

进一步地，低温P型层82的厚度可以为10nm～50nm，优选为30nm；低温P型层82中P型掺杂剂的掺杂浓度可以为10¹⁸/cm³～10²⁰/cm³，优选为10¹⁹/cm³。

可选地，如图1所示，该发光二极管外延片还可以包括接触层9，接触层9设置在P型半导体层6上，以与芯片制作工艺中形成的电极或者透明导电薄膜之间形成欧姆接触。

具体地，接触层9的材料可以采用P型掺杂的氮化铟镓或者氮化镓。

进一步地，接触层9的厚度可以为5nm～300nm，优选为100nm；接触层9中P型掺杂剂的掺杂浓度可以为10²¹/cm³～10²²/cm³，优选为5*10²¹/cm³。

本发明实施例提供了一种发光二极管外延片的生长方法，适用于生长图1所示的发光二极管外延片。图3为本发明实施例提供的一种发光二极管外延片的生长方法的流程图。参见图3，该生长方法包括：

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℃)，压力为200torr～500torr(优选为350torr)，在氢气气氛中对衬底进行5分钟～6分钟(优选为5.5分钟)退火处理。

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：在衬底上依次生长缓冲层、N型半导体层、插入层、有源层和P型半导体层。

在本实施例中，插入层包括依次层叠的第一超晶格结构、第二超晶格结构和第三超晶格结构，第一超晶格结构、第二超晶格结构和第三超晶格结构均包括多个依次层叠的叠层结构。第一超晶格结构的叠层结构包括依次层叠的第一子层和第二子层，第一子层的材料采用氮化铝，第二子层的材料采用氮化镓。第二超晶格结构的叠层结构包括依次层叠的第三子层和第四子层，第三子层的材料采用氮化镓，第四子层的材料采用氮化铝镓。第三超晶格结构的叠层结构包括依次层叠的第五子层、第六子层和第七子层，第五子层的材料采用氮化铝镓，第五子层中铝的掺杂浓度等于第四子层中铝的掺杂浓度；第六子层的材料采用氮化镓，第七子层的材料采用氮化铝镓，第七子层中铝的掺杂浓度大于第五子层中铝的掺杂浓度。

可选地，第一子层的生长条件、第二子层的生长条件、第三子层的生长条件、第四子层的生长条件、第五子层的生长条件、第六子层的生长条件和第七子层的生长条件可以相同，以方便实现。其中，生长条件可以包括生长温度和生长压力。

可选地，该步骤202可以包括：

第一步，控制温度为530℃～560℃(优选为545℃)，压力为200torr～500torr(优选为350torr)，在衬底上生长缓冲层；

第二步，控制温度为1000℃～1100℃(优选为1050℃)，压力为200torr～300torr(优选为250torr)，在缓冲层上生长N型半导体层；

第三步，控制温度为1070℃～1120℃(优选为1090℃)，压力为100torr～200torr(优选为150torr)，在N型半导体层上生长插入层；

第四步，在插入层上生长有源层；其中，量子阱的生长温度为760℃～780℃(优选为770℃)，压力为200torr；量子垒的生长温度为860℃～890℃(优选为875℃)，压力为200torr；

第五步，控制温度为940℃～980℃(优选为960℃)，压力为200torr～600torr(优选为400torr)，在有源层上生长P型半导体层。

可选地，在第二步之前，该生长方法还可以包括：

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。

具体地，在缓冲层上生长未掺杂氮化镓层，可以包括：

控制温度为1000℃～1100℃(优选为1050℃)，压力为200torr～600torr(优选为400torr)，在缓冲层上生长未掺杂氮化镓层。

可选地，在第五步之前，该生长方法还可以包括：

在有源层上生长电子阻挡层。

相应地，P型半导体层生长在电子阻挡层上。

具体地，在有源层上生长电子阻挡层，可以包括：

控制温度为930℃～970℃(优选为950℃)，压力为100torr，在有源层上生长电子阻挡层。

优选地，在有源层上生长电子阻挡层之前，该生长方法还可以包括：

在有源层上生长低温P型层。

相应地，电子阻挡层生长在低温P型层上。

具体地，在有源层上生长低温P型层，可以包括：

控制温度为600℃～850℃(优选为750℃)，压力为100torr～600torr(优选为300torr)，在有源层上生长低温P型层。

可选地，在第五步之后，该生长方法还可以包括：

在P型半导体层上生长接触层。

具体地，在P型半导体层上生长接触层，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。

控制温度、压力均是指控制生长外延片的反应腔中的温度、压力，具体为金属有机化合物化学气相沉淀(英文：Metal-organic Chemical Vapor Deposition，简称：MOCVD)设备的反应腔，如Veeco K465i MOCVD或者Veeco C4MOCVD。实现时以氢气、或者氮气、或者氢气和氮气的混合气体作为载气，三甲基镓或三乙基镓作为镓源，高纯氨气作为氮源，三甲基铟作为铟源，三甲基铝作为铝源，硅烷作为硅源，二茂镁作为镁源。

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、缓冲层、N型半导体层、插入层、有源层和P型半导体层，所述缓冲层、所述N型半导体层、所述插入层、所述有源层和所述P型半导体层依次层叠在所述衬底上；其特征在于，所述插入层包括依次层叠的第一超晶格结构、第二超晶格结构和第三超晶格结构，所述第一超晶格结构、所述第二超晶格结构和所述第三超晶格结构均包括多个依次层叠的叠层结构；所述第一超晶格结构的叠层结构包括依次层叠的第一子层和第二子层，所述第一子层的材料采用氮化铝，所述第二子层的材料采用氮化镓；所述第二超晶格结构的叠层结构包括依次层叠的第三子层和第四子层，所述第三子层的材料采用氮化镓，所述第四子层的材料采用氮化铝镓；所述第三超晶格结构的叠层结构包括依次层叠的第五子层、第六子层和第七子层，所述第五子层的材料采用氮化铝镓，所述第五子层中铝的掺杂浓度等于所述第四子层中铝的掺杂浓度，所述第六子层的材料采用氮化镓，所述第七子层的材料采用氮化铝镓，所述第七子层中铝的掺杂浓度大于所述第五子层中铝的掺杂浓度。

2.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一超晶格结构的叠层结构的数量大于所述第二超晶格结构的叠层结构的数量，所述第二超晶格结构的叠层结构的数量大于所述第三超晶格结构的叠层结构的数量。

3.根据权利要求2所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一超晶格结构的叠层结构的数量与所述第二超晶格结构的叠层结构的数量之差，等于所述第二超晶格结构的叠层结构的数量与所述第三超晶格结构的叠层结构的数量之差。

4.根据权利要求3所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一超晶格结构的叠层结构的数量比所述第二超晶格结构的叠层结构的数量多1个～2个。

5.根据权利要求1～4任一项所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一超晶格结构的厚度大于所述第二超晶格结构的厚度，所述第二超晶格结构的厚度大于所述第三超晶格结构的厚度。

6.根据权利要求5所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一超晶格结构的厚度与所述第二超晶格结构的厚度之比，等于所述第二超晶格结构的厚度与所述第三超晶格结构的厚度之比。

7.根据权利要求6所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一超晶格结构的厚度为所述第二超晶格结构的厚度的1.5倍～3倍。

8.根据权利要求1～4任一项所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一超晶格结构中铝的掺杂浓度为所述第二超晶格结构中铝的掺杂浓度的1.5倍～5倍。

9.根据权利要求1～4任一项所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述插入层中掺有硅。

10.一种发光二极管外延片的生长方法，其特征在于，所述生长方法包括：

提供一衬底；

在所述衬底上依次生长缓冲层、N型半导体层、插入层、有源层和P型半导体层；

其中，所述插入层包括依次层叠的第一超晶格结构、第二超晶格结构和第三超晶格结构，所述第一超晶格结构、所述第二超晶格结构和所述第三超晶格结构均包括多个依次层叠的叠层结构；所述第一超晶格结构的叠层结构包括依次层叠的第一子层和第二子层，所述第一子层的材料采用氮化铝，所述第二子层的材料采用氮化镓；所述第二超晶格结构的叠层结构包括依次层叠的第三子层和第四子层，所述第三子层的材料采用氮化镓，所述第四子层的材料采用氮化铝镓；所述第三超晶格结构的叠层结构包括依次层叠的第五子层、第六子层和第七子层，所述第五子层的材料采用氮化铝镓，所述第五子层中铝的掺杂浓度等于所述第四子层中铝的掺杂浓度，所述第六子层的材料采用氮化镓，所述第七子层的材料采用氮化铝镓，所述第七子层中铝的掺杂浓度大于所述第五子层中铝的掺杂浓度。