CN115498083A - 发光二极管外延结构及发光二极管 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体器件技术领域，尤其是涉及一种发光二极管外延结构及发光二极管。发光二极管外延结构，包括：衬底，以及依次设置于衬底上的N型半导体层、应力释放层、多量子阱层和P型半导体层；应力释放层与多量子阱层的C元素和In元素的掺杂浓度的分布曲线分别为C元素浓度曲线和In元素浓度曲线；In元素浓度曲线包括靠近所述N型半导体层的In单调上升曲线以及与In振荡曲线；所述C元素浓度曲线中，与In振荡曲线对应的位置的C元素掺杂浓度低于与In单调上升曲线对应的位置的C元素掺杂浓度。本发明的发光二极管外延结构改善了传统的InGaN/GaN应力释放层生长质量差，易漏电的问题，大幅度提高产品的发光效率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件技术领域，尤其是涉及一种发光二极管外延结构及发光二极管。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)，可高效地将电能转化为光能，是一种发光器件，通过电子与空穴复合释放能量发光，其在照明、显示器等领域应用广泛。外延片作为LED的核心部分，受到诸多的关注和研究。目前常用的外延片的结构包括：衬底、N型GaN半导体层、含In多量子阱层和P型GaN半导体层。
含In多量子阱层通常包括三组交替堆叠的多个垒层与多个阱层，具体包括靠近N型GaN半导体层的为低In多量子阱层，靠近P型GaN半导体层的为高In多量子阱层，以及位于低In多量子阱层和高In多量子阱层之间的中In多量子阱层。其中低In多量子阱层作为应力释放层，利用低In组分的InGaN浅阱层与GaN浅垒层的晶格匹配较好的特点来缓解外延结构中的应力；中In多量子阱层作为第二过渡层，连接低In多量子阱层和高In多量子阱层，使应力逐步缓解；高In多量子阱层为发光层。
上述含In多量子阱层的设置存在以下问题：
(1)低In组分的InGaN浅阱层与GaN浅垒层之间的晶格失配度，虽然相较于高In组分的InGaN阱层与GaN垒层的失配度较小；但是，作为异质结构的InGaN/GaN之间的晶格失配无法完全消除；晶格失配产生的应力，导致材料生长质量变差；
(2)GaN掺In会引入V型缺陷；虽然V型缺陷的存在有利于空穴传输，但是在多量子阱发光层开始生长前就引入V型缺陷极易导致空穴往底层传输，从而产生漏电，影响发光亮度。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的一个目的在于提供发光二极管外延结构，以解决现有技术中存在的InGaN/GaN应力释放层易漏电，发光效率低等技术问题。
本发明的另一目的在于提供发光二极管。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
发光二极管外延结构，包括：
衬底，以及依次设置于所述衬底上的N型半导体层、应力释放层、多量子阱层和P型半导体层；
在沿所述N型半导体层至所述P型半导体层的方向上，所述应力释放层与所述多量子阱层的C元素和In元素的掺杂浓度的分布曲线分别为C元素浓度曲线和In元素浓度曲线；
所述In元素浓度曲线包括靠近所述N型半导体层的In单调上升曲线以及与所述In单调上升曲线顶端相连的靠近所述P型半导体层的In振荡曲线；
所述C元素浓度曲线中，与所述In振荡曲线对应的位置的C元素掺杂浓度低于与所述In单调上升曲线对应的位置的C元素掺杂浓度。
本发明的发光二极管外延结构，通过采用应力调制的GaN结构，取代InGaN/GaN结构，没有异质结构间晶格失配的应力，材料生长质量得到了明显改善；并且，所述应力释放层中In含量低，使靠近N型半导体附近的V型缺陷大幅减少，从而减少经由V型缺陷向底层传输的空穴，减少漏电；由此，改善了传统的InGaN/GaN应力释放层生长质量差，易漏电的问题，大幅度提高产品的发光效率。
在本发明的具体实施方式中，所述C元素浓度曲线呈现近似几字型，包括靠近所述N型半导体层的第一C平滑曲线、靠近所述P型半导体层的第二C平滑曲线，以及位于所述第一C平滑曲线和所述第二C平滑曲线之间的第三C平滑曲线；所述第三C平滑曲线对应的C元素掺杂浓度高于所述第一C平滑曲线和第二C平滑曲线对应的C元素掺杂浓度。
在本发明的具体实施方式中，所述In振荡曲线与所述第二C平滑曲线相对应；所述In单调上升曲线对应部分所述第三C平滑曲线。
在本发明的具体实施方式中，所述第一C平滑曲线对应的C元素掺杂浓度高于所述第二C平滑曲线对应的C元素掺杂浓度。或者，所述第二C平滑曲线对应的C元素掺杂浓度在所述第一C平滑曲线和第三C平滑曲线对应的C元素掺杂浓度之间。
在本发明的具体实施方式中，定义从所述衬底至所述P型半导体层的方向为第一方向，沿所述第一方向上，所述第三C平滑曲线呈现两端高中间低的分布趋势；
或者，沿所述第一方向上，所述第三C平滑曲线呈现两端低中间高的分布趋势；
或者，沿所述第一方向上，所述第三C平滑曲线呈现逐渐降低的分布趋势；
或者，沿所述第一方向上，所述第三C平滑曲线呈现逐渐升高的分布趋势；
或者，沿所述第一方向上，所述第三C平滑曲线呈现波动的分布趋势；所述波动包括至少一个波谷。
在本发明的具体实施方式中，在沿所述N型半导体层至所述P型半导体层的方向上，所述应力释放层与所述多量子阱层的n型杂质的掺杂浓度的分布曲线为n型杂质浓度曲线；所述n型杂质浓度曲线与所述C元素浓度曲线的轮廓变化趋势大致相同。
在本发明的具体实施方式中，所述n型杂质包括Si元素。
在本发明的具体实施方式中，所述n型杂质浓度曲线包括靠近所述N型半导体层的第一n平滑曲线、靠近所述P型半导体层的第二n平滑曲线，以及位于所述第一n平滑曲线和所述第二n平滑曲线之间的第三n平滑曲线；所述第三n平滑曲线对应的n型杂质掺杂浓度高于第一n平滑曲线和第二n平滑曲线对应的n型杂质掺杂浓度。
在本发明的具体实施方式中，定义从所述衬底至所述P型半导体层的方向为第一方向，沿所述第一方向上，所述第三n平滑曲线轮廓呈现两端高中间低的分布趋势；
或者，沿所述第一方向上，所述第三n平滑曲线轮廓呈现逐渐降低的分布趋势；
或者，沿所述第一方向上，所述第三n平滑曲线轮廓呈现逐渐升高的分布趋势；
或者，沿所述第一方向上，所述第三n平滑曲线轮廓呈现波动的分布趋势；所述波动包括至少一个波谷。
在本发明的具体实施方式中，所述第一C平滑曲线与所述第三C平滑曲线之间具有C单调上升曲线，所述第三C平滑曲线与所述第二C平滑曲线之间具有C单调下降曲线。
在本发明的具体实施方式中，所述In振荡曲线由第一振荡曲线和第二振荡曲线组成；所述第一振荡曲线和所述第二振荡曲线的振幅不同。
在本发明的具体实施方式中，所述In振荡曲线对应所述第二C平滑曲线，所述第二C平滑曲线对应的C元素掺杂浓度在所述第一C平滑曲线和第三C平滑曲线对应的C元素掺杂浓度之间。
在本发明的具体实施方式中，所述In振荡曲线对应于所述多量子阱层，其中In的浓度＞5×1018atoms/cm3。
在本发明的具体实施方式中，所述多量子阱层的厚度为150～280nm。
在本发明的具体实施方式中，所述多量子阱层包括第一子层和第二子层；所述第一子层包括至少一组交替层叠设置的第一垒层和第一阱层，所述第二子层包括至少一组交替层叠设置的第二垒层和第二阱层。
在本发明的具体实施方式中，所述第一振荡曲线对应于所述第一子层，所述第二振荡曲线对应于所述第二子层。
在本发明的具体实施方式中，所述第一C平滑曲线和所述第三C平滑曲线对应于所述应力释放层；所述应力释放层的厚度为150～600nm；
和/或，
所述第三C平滑曲线中，C元素的最高掺杂浓度为1×1017～1×1018atoms/cm3。
在本发明的具体实施方式中，所述第三n平滑曲线中，n型杂质的掺杂浓度为5×1017～5×1018atoms/cm3。
本发明还提供了一种发光二极管，包括上述任意一种所述发光二极管外延结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的发光二极管外延结构，通过采用应力调制的GaN结构，取代InGaN/GaN结构，没有异质结构间晶格失配的应力，材料生长质量得到了明显改善；
(2)本发明的发光二极管外延结构中，应力释放层中In含量低，使靠近N型半导体附近的V型缺陷大幅减少，从而减少经由V型缺陷向底层传输的空穴，减少漏电；由此，改善了传统的InGaN/GaN应力释放层生长质量差，易漏电的问题，大幅度提高产品的发光效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的发光二极管外延结构示意图；
图2为本发明一可选实施例提供的发光二极管外延结构SIMS图；
图3为本发明另一可选实施例提供的发光二极管外延结构SIMS图；
图4为本发明提供的发光二极管结构示意图。
附图标记：
10-衬底； 20-缓冲层； 30-N型半导体层；
40-应力释放层； 50-多量子阱层； 60-电子阻挡层；
70-P型半导体层； 51-第一子层； 52-第二子层。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
现有LED结构中，InGaN/GaN应力释放层，由于晶格失配及V型缺陷的引入，会导致的漏电、光效效率低等问题。本发明的发光二极管外延结构，通过采用应力调制的GaN结构，取代InGaN/GaN结构，没有异质结构间晶格失配的应力，材料生长质量得到了明显改善；并且大幅减少V型缺陷，减少漏电，改善了传统的InGaN/GaN应力释放层生长质量差，易漏电的问题，大幅度提高产品的发光效率。
本发明实施例提供了发光二极管外延结构及发光二极管，下面通过实施例进行描述。
实施例1
图1为本发明实施例所提供的发光二极管外延结构示意图。图2为本发明一可选实施例提供的发光二极管外延结构SIMS图；图3为本发明另一可选实施例提供的发光二极管外延结构SIMS图。如图1～图3所示，所述发光二极管外延结构包括：
衬底10，以及依次设置于所述衬底10上的缓冲层20、N型半导体层30、应力释放层40、多量子阱层50、电子阻挡层60和P型半导体层70；
在沿所述N型半导体层30至所述P型半导体层70的方向上，所述应力释放层40与所述多量子阱层50的C元素和In元素的掺杂浓度的分布曲线分别为C元素浓度曲线和In元素浓度曲线；
所述In元素浓度曲线包括靠近所述N型半导体层30的In单调上升曲线以及与所述In单调上升曲线顶端相连的靠近所述P型半导体层70的In振荡曲线；
所述C元素浓度曲线中，与所述In振荡曲线对应的位置的C元素掺杂浓度低于与所述In单调上升曲线对应的位置的C元素掺杂浓度。
其中，所述In单调上升曲线是指，在设定方向上，对应的外延结构中In的掺杂浓度单调递增；此处的单调递增中，允许In的掺杂浓度可以有波动，在整体上是以递增方式进行的。所述In振荡曲线是指，在设定方向双管能，对应的外延结构中In的掺杂浓度是以一定的周期(或非周期)上下波动。
在本发明的实施方式中，作为一可选实施例，所述C元素浓度曲线呈现近似几字型，包括靠近所述N型半导体层的第一C平滑曲线、靠近所述P型半导体层的第二C平滑曲线，以及位于所述第一C平滑曲线和所述第二C平滑曲线之间的第三C平滑曲线；所述第三C平滑曲线对应的C元素掺杂浓度高于所述第一C平滑曲线和第二C平滑曲线对应的C元素掺杂浓度。
本发明中的“平滑曲线”并非直线，而是允许有较小的波动，比如波动范围在40％之内。
在本发明的实施方式中，作为一可选实施例，所述In振荡曲线与所述第二C平滑曲线相对应；所述In单调上升曲线对应部分所述第三C平滑曲线。具体的是指，所述In振荡曲线与所述第二C平滑曲线对应于所述外延结构的相同位置，所述In单调上升曲线与部分所述第三平衡曲线对应于外延结构的相同位置。
在本发明的实施方式中，作为一可选实施例，所述第一C平滑曲线对应的C元素掺杂浓度高于所述第二C平滑曲线对应的C元素掺杂浓度。或者，在另一可选实施例中，所述第一C平滑曲线对应的C元素掺杂浓度低于所述第二C平滑曲线对应的C元素掺杂浓度；所述第二C平滑曲线对应的C元素掺杂浓度低于所述第一C平滑曲线对应的C元素掺杂浓度。
在本发明的实施方式中，作为一可选实施例，定义从所述衬底10至所述P型半导体层70的方向为第一方向，沿所述第一方向上，所述第三C平滑曲线呈现两端高中间低的分布趋势；
或者，沿所述第一方向上，所述第三C平滑曲线呈现两端低中间高的分布趋势；
或者，沿所述第一方向上，所述第三C平滑曲线呈现逐渐降低的分布趋势；
或者，沿所述第一方向上，所述第三C平滑曲线呈现逐渐升高的分布趋势；
或者，沿所述第一方向上，所述第三C平滑曲线呈现波动的分布趋势；所述波动包括至少一个波谷。
在本发明的实施方式中，作为一可选实施例，在沿所述N型半导体层30至所述P型半导体层70的方向上，所述应力释放层40与所述多量子阱层50的n型杂质的掺杂浓度的分布曲线为n型杂质浓度曲线；所述n型杂质浓度曲线与所述C元素浓度曲线的轮廓变化趋势大致相同。进一步的，所述n型杂质包括Si元素。
在本发明的实施方式中，作为一可选实施例，所述n型杂质浓度曲线包括靠近所述N型半导体层30的第一n平滑曲线、靠近所述P型半导体层70的第二n平滑曲线，以及位于所述第一n平滑曲线和所述第二n平滑曲线之间的第三n平滑曲线；所述第三n平滑曲线对应的n元素掺杂浓度高于所述第一n平滑曲线和第二n平滑曲线对应的n元素掺杂浓度。
在本发明的实施方式中，作为一可选实施例，定义从所述衬底10至所述P型半导体层70的方向为第一方向，沿所述第一方向上，所述第三n平滑曲线轮廓呈现两端高中间低的分布趋势；
或者，沿所述第一方向上，所述第三n平滑曲线轮廓呈现逐渐降低的分布趋势；
或者，沿所述第一方向上，所述第三n平滑曲线轮廓呈现逐渐升高的分布趋势；
或者，沿所述第一方向上，所述第三n平滑曲线轮廓呈现波动的分布趋势；所述波动包括至少一个波谷。
在本发明的实施方式中，作为一可选实施例，所述第一C平滑曲线与所述第三C平滑曲线之间具有C单调上升曲线，所述第三C平滑曲线与所述第二C平滑曲线之间具有C单调下降曲线。
其中，C单调上升曲线是指，在设定方向上，对应的外延结构中，C的掺杂浓度单调递增；C单调下降曲线是指，在设定方向上，对应的外延结构中，C的掺杂浓度单调递减。
在本发明的实施方式中，作为一可选实施例，所述第一n平滑曲线与所述第三n平滑曲线之间具有n单调上升曲线，所述第三n平滑曲线与所述第二n平滑曲线之间具有n单调下降曲线。
其中，n单调上升曲线是指，在设定方向上，对应的外延结构中，n型杂质的掺杂浓度单调递增；n单调下降曲线是指，在设定方向上，对应的外延结构中，n型杂质的掺杂浓度单调递减。
在本发明的实施方式中，作为一可选实施例，所述In振荡曲线由第一振荡曲线和第二振荡曲线组成；所述第一振荡曲线和所述第二振荡曲线的振幅不同。
在本发明的实施方式中，作为一可选实施例，靠近所述P型半导体层70方向的为第一振荡曲线，远离所述P型半导体层70方向的为第二振荡曲线；所述第一振荡曲线的振幅大于所述第二振荡曲线的振幅。
在本发明的实施方式中，作为一可选实施例，所述In振荡曲线对应所述第二C平滑曲线。
在本发明的实施方式中，作为一可选实施例，所述In振荡曲线对应于所述多量子阱层50，其中In的浓度＞5×1018atoms/cm3。例如，＞8×1018atoms/cm3、＞1×1019atoms/cm3、＞2×1019atoms/cm3等等。
在本发明的实施方式中，作为一可选实施例，所述多量子阱层50的厚度为150～280nm。如在不同实施方式中，所述多量子阱层50的厚度示例性的可以为150nm、160nm、170nm、180nm、190nm、200nm、210nm、220nm、230nm、240nm、250nm、260nm、270nm、280nm等等。
在本发明的实施方式中，作为一可选实施例，所述多量子阱层50包括第一子层51和第二子层52；所述第一子层51包括至少一组交替层叠设置的第一垒层和第一阱层，所述第二子层52包括至少一组交替层叠设置的第二垒层和第二阱层。
在本发明的实施方式中，作为一可选实施例，所述多量子阱层50为InGaN/GaN多量子阱层。在实际操作中，所述InGaN/GaN多量子阱层中，InGaN和GaN的厚度可根据实际需求进行调整。
在本发明的实施方式中，作为一可选实施例，所述第一子层51设置于所述P型半导体层70和所述应力释放层40之间，所述第二子层52设置于所述第一子层51与所述应力释放层40之间；所述第一子层51中的In的平均浓度高于所述第二子层52中的In的平均浓度。
在本发明的实施方式中，作为一可选实施例，所述第一振荡曲线对应于所述第一子层51，所述第二振荡曲线对应于所述第二子层52。
在本发明的实施方式中，作为一可选实施例，所述第一C平滑曲线和所述第三C平滑曲线对应于所述应力释放层40；所述应力释放层40的厚度为150～600nm。
如在不同实施方式中，所述应力释放层40的厚度示例性的可以为150nm、180nm、200nm、220nm、240nm、250nm、260nm、280nm、300nm、320nm、340nm、350nm、360nm、380nm、400nm、420nm、440nm、450nm、460nm、480nm、500nm、520nm、540nm、550nm、560nm、580nm、600nm等等。
在本发明的实施方式中，作为一可选实施例，所述第三C平滑曲线中，C元素的最高掺杂浓度为1×1017～1×1018atoms/cm3。
在本发明的实施方式中，作为一可选实施例，所述第三n平滑曲线中，n型杂质的掺杂浓度为5×1017～5×1018atoms/cm3。
在本发明的实施方式中，作为一可选实施例，所述N型半导体层30为N型GaN，所述P型半导体层70为P型GaN。
在本发明的实施方式中，作为一可选实施例，所述N型半导体层30包括非掺杂的GaN层和掺杂Si的N型GaN层。其中，非掺杂的GaN层的厚度可以为1～3μm，掺杂Si的N型GaN层的厚度可以为1～3μm，Si的浓度为1×1019atoms/cm3～～1×1020atoms/cm3，如可以为3×1019atoms/cm3。
在本发明的实施方式中，作为一可选实施例，所述P型半导体层70为掺杂有Mg的P型GaN层。其中，Mg的平均掺杂浓度为1×1019～1×1021atoms/cm3，如可以为1×1020atoms/cm3。
在本发明的实施方式中，作为一可选实施例，所述缓冲层20为AlN缓冲层或者U-GaN缓冲层或AlGaN缓冲层中的一种或多种，厚度可以为15～25nm，如20nm。
在本发明的实施方式中，作为一可选实施例，所述电子阻挡层60为P型AlGaN电子阻挡层。
在本发明的实施方式中，作为一可选实施例，所述P型AlGaN电子阻挡层和所述掺杂有Mg的P型GaN层的总厚度可以为200nm。
本发明一实施例还提供了一种所述发光二极管外延结构的制备方法，包括如下步骤：
(1)在蓝宝石衬底10表面于550℃下生长厚度为20nm的AlGaN缓冲层20。
(2)在NH3氛围下进行退火处理，升温至1110℃，使低温AlGaN重结晶成岛状晶种。
(3)通入TMGa(三甲基镓)，在800mbar压力下，生长一层1μm厚的三维层。
(4)温度升至1150℃，压力降低到600mbar，生长一层非掺杂GaN层，厚度为2μm。
(5)在与步骤(4)相同的条件下，生长2μm厚的掺杂Si的N型GaN层，其中，Si掺杂浓度为3×1019atoms/cm3。
(6)生长应力释放层40，包括：
降温至900℃，在300mbar压力下，通过离子注入的方法生长掺杂碳杂质的GaN层，作为应力释放层；厚度为150～600nm；碳杂质的掺杂浓度为1×1017～1×1018atoms/cm3，且应力释放层40的碳含量高于N型GaN层和多量子阱层50；由于存在铟扩散现象，应力释放层40存在一定浓度的非故意掺杂铟；因其是由多量子阱层50中的铟扩散产生，其浓度低于多量子阱层50的铟含量的最低值；
进一步的，可根据C元素的浓度分布趋势调整生长参数。所述C元素的浓度分布可以如下：
所述应力释放层40中沿所述第一方向上，所述C元素的掺杂浓度(即第三C平滑曲线)呈现两端高中间低的分布趋势；
或者，所述C元素的掺杂浓度(即第三C平滑曲线)呈现两端低中间高的分布趋势；
或者，所述C元素的掺杂浓度(即第三C平滑曲线)呈现逐渐降低的分布趋势；
或者，所述C元素的掺杂浓度(即第三C平滑曲线)呈现逐渐升高的分布趋势；
或者，所述C元素的掺杂浓度(即第三C平滑曲线)呈现波动的分布趋势；所述波动包括至少一个波谷。
(7)生长多量子阱层50，其可包括15对总厚度为180nm的InGaN(2nm)/GaN(10nm)发光层；其中，GaN垒层的生长温度为870℃，InGaN阱层的生长温度为790℃；InGaN阱层和GaN垒层使用的镓源均为TEGa(三乙基镓)。
(8)升温至1000℃，在200mbar压力条件下，生长P型AlGaN电子阻挡层60。
(9)关闭铝源，保持条件与步骤(8)相同，继续生长掺杂Mg的P型GaN层，即P型半导体层70。其中，掺杂Mg的P型GaN层中Mg的掺杂浓度为1×1020atoms/cm3。
P型AlGaN电子阻挡层60和P型半导体层70的总厚度为200nm。
本发明还提供了一种发光二极管，如图4所示，包括上述任意一种所述发光二极管外延结构。
进一步的，所述发光二极管还包括发光二极管外延结构电流阻挡层、电流扩展层、N电极、P电极和绝缘层；
所述电流阻挡层设置于所述发光二极管外延结构的P型半导体层70上；所述电流扩展层以包覆所述电流阻挡层的方式层叠于所述P型半导体层70上；所述P电极设置于所述电流扩展层上并电连接于所述P型半导体层70；所述N电极设置于N台阶区，与所述N型半导体层30电连接；所述绝缘层覆盖所述P电极和所述N电极，并暴露部分所述P电极和所述N电极，形成开口部。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (17)
1.发光二极管外延结构，其特征在于，包括：
衬底，以及依次设置于所述衬底上的N型半导体层、应力释放层、多量子阱层和P型半导体层；
在沿所述N型半导体层至所述P型半导体层的方向上，所述应力释放层与所述多量子阱层的C元素和In元素的掺杂浓度的分布曲线分别为C元素浓度曲线和In元素浓度曲线；
所述In元素浓度曲线包括靠近所述N型半导体层的In单调上升曲线以及与所述In单调上升曲线顶端相连的靠近所述P型半导体层的In振荡曲线；
所述C元素浓度曲线中，与所述In振荡曲线对应的位置的C元素掺杂浓度低于与所述In单调上升曲线对应的位置的C元素掺杂浓度。
2.根据权利要求1所述的发光二极管外延结构，其特征在于，所述C元素浓度曲线呈现近似几字型，包括靠近所述N型半导体层的第一C平滑曲线、靠近所述P型半导体层的第二C平滑曲线，以及位于所述第一C平滑曲线和所述第二C平滑曲线之间的第三C平滑曲线；所述第三C平滑曲线对应的C元素掺杂浓度高于所述第一C平滑曲线和第二C平滑曲线对应的C元素掺杂浓度。
3.根据权利要求2所述的发光二极管外延结构，其特征在于，所述In振荡曲线与所述第二C平滑曲线相对应；所述In单调上升曲线对应部分所述第三C平滑曲线。
4.根据权利要求2所述的发光二极管外延结构，其特征在于，所述第一C平滑曲线对应的C元素掺杂浓度高于所述第二C平滑曲线对应的C元素掺杂浓度。
5.根据权利要求2所述的发光二极管外延结构，其特征在于，定义从所述衬底至所述P型半导体层的方向为第一方向，沿所述第一方向上，所述第三C平滑曲线呈现两端高中间低的分布趋势；
或者，沿所述第一方向上，所述第三C平滑曲线呈现两端低中间高的分布趋势；
或者，沿所述第一方向上，所述第三C平滑曲线呈现逐渐降低的分布趋势；
或者，沿所述第一方向上，所述第三C平滑曲线呈现逐渐升高的分布趋势；
或者，沿所述第一方向上，所述第三C平滑曲线呈现波动的分布趋势；所述波动包括至少一个波谷。
6.根据权利要求1所述的发光二极管外延结构，其特征在于，在沿所述N型半导体层至所述P型半导体层的方向上，所述应力释放层与所述多量子阱层的n型杂质的掺杂浓度的分布曲线为n型杂质浓度曲线；所述n型杂质浓度曲线与所述C元素浓度曲线的轮廓变化趋势大致相同；
优选的，所述n型杂质包括Si元素。
7.根据权利要求6所述的发光二极管外延结构，其特征在于，所述n型杂质浓度曲线包括靠近所述N型半导体层的第一n平滑曲线、靠近所述P型半导体层的第二n平滑曲线，以及位于所述第一n平滑曲线和所述第二n平滑曲线之间的第三n平滑曲线；所述第三n平滑曲线对应的n型杂质掺杂浓度高于第一n平滑曲线和第二n平滑曲线对应的n型杂质掺杂浓度；
优选的，所述第一n平滑曲线与所述第三n平滑曲线之间具有n单调上升曲线，所述第三n平滑曲线与所述第二n平滑曲线之间具有n单调下降曲线。
8.根据权利要求7所述的发光二极管外延结构，其特征在于，定义从所述衬底至所述P型半导体层的方向为第一方向，沿所述第一方向上，所述第三n平滑曲线轮廓呈现两端高中间低的分布趋势；
或者，沿所述第一方向上，所述第三n平滑曲线轮廓呈现逐渐降低的分布趋势；
或者，沿所述第一方向上，所述第三n平滑曲线轮廓呈现逐渐升高的分布趋势；
或者，沿所述第一方向上，所述第三n平滑曲线轮廓呈现波动的分布趋势；所述波动包括至少一个波谷。
9.根据权利要求2所述的发光二极管外延结构，其特征在于，所述第一C平滑曲线与所述第三C平滑曲线之间具有C单调上升曲线，所述第三C平滑曲线与所述第二C平滑曲线之间具有C单调下降曲线。
10.根据权利要求1所述的发光二极管外延结构，其特征在于，所述In振荡曲线由第一振荡曲线和第二振荡曲线组成；所述第一振荡曲线和所述第二振荡曲线的振幅不同。
11.根据权利要求2所述的发光二极管外延结构，其特征在于，所述In振荡曲线对应所述第二C平滑曲线；所述第二C平滑曲线对应的C元素掺杂浓度在所述第一C平滑曲线和第三C平滑曲线对应的C元素掺杂浓度之间。
12.根据权利要求1所述的发光二极管外延结构，其特征在于，所述In振荡曲线对应于所述多量子阱层，其中In的浓度＞5×1018atoms/cm3。
13.根据权利要求12所述的发光二极管外延结构，其特征在于，所述多量子阱层的厚度为150～280nm。
14.根据权利要求10所述的发光二极管外延结构，其特征在于，所述多量子阱层包括第一子层和第二子层；所述第一子层包括至少一组交替层叠设置的第一垒层和第一阱层，所述第二子层包括至少一组交替层叠设置的第二垒层和第二阱层；
优选的，所述第一子层设置于所述P型半导体层和所述应力释放层之间，所述第二子层设置于所述第一子层与所述应力释放层之间；所述第一子层中的In的平均浓度高于所述第二子层中的In的平均浓度；
优选的，所述第一振荡曲线对应于所述第一子层，所述第二振荡曲线对应于所述第二子层。
15.根据权利要求2所述的发光二极管外延结构，其特征在于，所述第一C平滑曲线和所述第三C平滑曲线对应于所述应力释放层；所述应力释放层的厚度为150～600nm；
和/或，
所述第三C平滑曲线中，C元素的最高掺杂浓度为1×1017～1×1018atoms/cm3。
16.根据权利要求7所述的发光二极管外延结构，其特征在于，所述第三n平滑曲线中，n型杂质的掺杂浓度为5×1017～5×1018atoms/cm3。
17.发光二极管，其特征在于，包括权利要求1～16任一项所述的发光二极管外延结构，以及分别与N型半导体层和P型半导体层电性连接的N电极和P电极。
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