CN108400209B - 外延结构、发光二极管和外延结构的制作方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及到一种外延结构、发光二极管和外延结构的制作方法。外延结构包括外延结构的多量子阱层包括量子阱层和第一量子垒层，第一量子垒层形成在量子阱层的上表面，量子阱层中铟元素的占比第一量子垒层铟元素的占比。采用本外延结构能够降低量子阱层和第一量子垒层之间的晶格失配，从而降低了droop效应，提高了发光二极管的发光率。

Description

外延结构、发光二极管和外延结构的制作方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及了一种外延结构、发光二极管和外延结构的制作方法。

背景技术

随着半导体技术的发展，发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)作为一种能发光的半导体电子元件，因其体积小、能耗低、寿命长、驱动电压低等优点而倍受欢迎，广泛用于指示灯，显示屏等。

为了提高LED的发光效率，可以在LED上设置LED外延结构，LED的外延结构的多量子阱层是LED的主要发光层，多量子阱层由量子阱层和量子垒层交替生长形成。

但是，由于量子阱层和量子垒层的材料之间存在严重的晶格失配，导致droop效应明显，从而使得发光二极管发光率较低。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够降低droop效应，提高发光二极管发光率的外延结构、发光二极管和外延结构的制造方法。

第一方面，一种外延结构，所述的外延结构包括：

所述的外延结构的多量子阱层包括量子阱层和第一量子垒层，所述第一量子垒层形成在所述量子阱层的上表面；

所述第一量子垒层为包括氮化镓铟和氮化镓的超晶格层，所述量子阱层中的铟元素的占比大于所述第一量子垒层中的铟元素的占比。

上述的实施例中，所述的量子阱层为氮化镓铟层，第一量子垒层为氮化镓铟和氮化镓的超晶格层，由于量子阱层和第一个量子垒层的晶格常数相近，降低了量子阱层和第一量子垒层间的晶格失配，从而降低了droop效应，提高了二极管的发光率。

在其中一个实施例中，所述第一量子垒层自下往上包括M层第一超晶格层；每个所述第一超晶格层包括氮化镓铟层和氮化镓层；2≤M≤6。

在其中一个实施例中，还包括：所述氮化镓铟层的厚度为0.15nm～0.25nm，所述氮化镓层的厚度为0.15nm～0.25nm。

在其中一个实施例中，所述多量子阱层还包括第二量子垒层，所述第二量子垒层形成在所述第一量子垒层的上表面；

所述第二量子垒层为包括铝铟氮层和氮化镓层的超晶格层。

上述的实施例中，所述的第二量子垒层为包括铝铟氮和氮化镓的超晶格层，由于所述第二量子垒层加入了铝元素，提高了第二量子垒层的能阶，防止电子溢出，使得电子被束缚在发光区域，从而降低了droop效应，提高了发光二极管的发光率。

在其中一个实施例中，所述第二量子垒层自下往上包括N层第二超晶格层，每个所述第二超晶格层包括铝铟氮层和氮化镓层；5≤N≤15。

在其中一个实施例中，所述铝铟氮层的厚度为0.08nm～0.12nm，所述氮化镓层的厚度为0.08nm～0.12nm。

在其中一个实施例中，所述铝铟氮层中铝元素和铟元素的配比为0.82:0.18。

上述的实施例中，铝铟氮层铝元素和铟元素的配比为0.82:0.18，铝元素和铟元素的配比为0.82:0.18的铝铟氮的晶格常数与氮化镓的晶格常数接近，铝铟氮层和氮化镓层的晶格失配降低；从而降低了droop效应，提高了发光二极管的发光率。

在其中一个实施例中，所述多量子阱层还包括形成在所述第二量子垒层的上表面的第三量子垒层，所述第三量子垒层为包括硅元素的氮化镓层，所述硅元素占比自下往上递增。

上述实施例中，在所述第二量子垒层上表面上形成所述第三量子垒层，所述第三量子垒层的前段硅元素的原子数量少，保证晶体质量较好，后段硅元素的原子数量变多，可有效的让电子注入。

第二方面，本发明还提供了一种发光二极管的结构，所述发光二极管包括所述第一方面和第一方面任一实施例提供外延结构的结构。

上述第二方面的发光二极管的结构的有益效果可参见第一方面和第一方面的任一实施例的有益效果，此处不再赘述。

第三方面，本发明还提供了一种外延结构的制造方法，包括：

在750-830℃的温度环境下，在所述外延结构的应力释放层的上表面沉积生成量子阱层；

在870-930℃的温度环境下，在所述量子阱层的上表面沉积生成第一量子垒层；所述第一量子垒层为包括氮化镓铟和氮化镓的超晶格层，所述量子阱层中的铟元素的占比大于所述第一量子垒层中的铟元素的占比。

在上述实施例中，由于量子阱层为氮化镓铟层，第一量子垒层为包括氮化镓铟和氮化镓的超晶格层，量子阱层和第一量子垒层的晶格常数相近，晶格失配降低，从而降低了droop效应，提高了发光二极管的发光率。

在其中一个实施例中，所述在870-930℃的温度环境下，在所述量子阱层的上表面沉积生成第一量子垒层，包括：

在870-930℃的温度环境下，自下往上生成N层第一超晶格层；每个所述第一超晶格层包括氮化镓铟层和氮化镓层，且在生成过程中，所述氮化镓铟层中从下往上铟元素的占比从20％递减至0％。

在其中一个实施例中，所述氮化镓铟层的厚度为0.15nm～0.25nm，所述氮化镓层的厚度为0.15nm～0.25nm。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：在870-930℃的温度环境下，在所述第一量子垒层的上表面沉积生成第二量子垒层；其中，所述第二量子垒层为包括铝铟氮和氮化镓的超晶格层。

在其中一个实施例中，所述在870-930℃的温度环境下，在所述第一量子垒层的上表面沉积生成第二量子垒层，包括:

在870-930℃的温度环境下，自下往上生成M层第二超晶格层，每个所述第二超晶格层包括铝铟氮层和掺硅的氮化镓层。

上述实施例中，所述第二量子垒层为包括铝铟氮和氮化镓的超晶格层，由于所述第二量子垒层中加入铝元素，使得所述第二量子垒层的能阶提高，防止电子溢出，使得电子被束缚在发光区域，从而降低了droop效应，提高了发光二极管的发光率。

在其中一个实施例中，所述铝铟氮层的厚度为0.08nm～0.12nm，所述掺硅的氮化镓层的厚度为0.08nm～0.12nm。

在其中一个实施例中，所述铝铟氮层中铝元素和铟元素的配比为0.82:0.18。

上述实施例中，由于铝铟氮层中铝元素和铟元素的配比为0.82:0.18，铝元素和铟元素的配比为0.82:0.18的铝铟氮的晶格常数与氮化镓的晶格常数接近，晶格失配降低，从而降低了droop效应，提高了发光二极管的发光率。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：在氢气环境和870-930℃的温度环境下，在所述第二量子垒层的上表面沉积生成第三量子垒层；其中，所述第三量子垒层为包括硅元素的氮化镓层，且在生成过程中，所述第三量子垒层中自下往上所述硅元素原子个数由每立方厘米0个递增至每立方厘米2e+18个。

上述实施例中，第三量子垒层为包括硅元素的氮化镓层，硅元素的原子个数自下往上递增，第三量子垒层的前段硅元素的原子数量少，保证晶体质量较好，后段硅元素的原子数量变多，可有效的让电子注入，对量子阱层具有保护作用。

在其中一个实施例中，所述氢气环境中氢元素的密度自下往上逐步减小。

上述实施例中，由于减少了靠近量子阱层的腔体内残留的氢原子，降低了由于氢原子残留影响量子阱层铟元素的并入的概率，对量子阱层具有保护作用。

附图说明

图1为一个实施例中一种外延结构的结构示意图；

图2为现有技术的外延结构的结构示意图；

图3为另一个实施例中一种外延结构的结构示意图；

图4为另一个实施例中一种外延结构的结构示意图；

图5为一个实施例中外延结构的结构示意图；

图6为一个实施例中一种外延结构的制作方法；

图7为另一个实施例中一种外延结构的制作方法；

图8为另一个实施例中一种外延结构的制作方法。

附图标记说明：

10：多量子阱层；

101：量子阱层；

102：第一量子垒层；

103：第二量子垒层；

104：第三量子垒层；

20：衬底；

30：缓冲层；

40：UGaN层；

50：NGaN层；

60：应力释放层；

70：多量子阱层；

701：量子阱层；

702：量子垒层；

80：P型层；

21：衬底；

31：缓冲层；

41：UGaN层；

51：NGaN层；

61：应力释放层；

71：多量子阱层；

711：量子阱层；

712：第一量子垒层；

713：第二量子垒层；

714：第三量子垒层；

81：P型层。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请提供的外延结构可应用于发光二极管中，本申请的外延结构降低了多量子阱层中量子阱层和量子垒层之间的晶格失配，从而降低了droop效应，提高了发光二极管的发光率。

图1为一个实施例提供的一种外延结构的结构示意图，如图1所示，该外延结构的多量子阱层10包括量子阱层101和第一量子垒层102，第一量子垒层102形成在量子阱层101的上表面；第一量子垒层102为包括氮化镓铟和氮化镓的超晶格层，量子阱层101中的铟元素的占比大于第一量子垒层102中的铟元素的占比。

在本实施例中，量子阱层101可以为氮化镓铟层，第一量子垒层102为氮化镓铟和氮化镓的超晶格层，超晶格是两种不同组元以几个纳米到几十个纳米的薄层交替生长并保持严格周期性的多层膜，事实上就是特定形式的层状精细复合材料。

由于量子阱层101为氮化镓铟层，第一量子垒层102为氮化镓铟和氮化镓的超晶格层，使得量子阱层101和第一量子垒层102的晶格常数相近，则量子阱层101和第一量子垒层102的晶格适配好。

在本实施例中，可以在750-830℃的温度环境下，在外延结构的应力释放层的上表面沉积生成量子阱层101，量子阱层101为氮化镓铟层；并在870-930°的温度环境下，在量子阱层的上表面沉积生成第一量子垒层102。其中，第一量子垒层可以为自下往上由氮化镓铟和氮化镓交替生成的超晶格层。

图2为现有技术提供的一种外延结构的结构示意图，如图2所示，外延结构包括衬底20，缓冲层30，UGaN层40，NGaN层50，应力释放层60，多量子阱层70和P型层80。可见，传统的外延结构的多量子阱层70包括量子阱层701和量子垒层702，量子阱层701为氮化镓铟层，量子垒层702为氮化镓层，由于氮化镓铟和氮化镓的分子结构不同，使得量子阱层701和量子垒层702之间存在严重的晶格失配，从而导致droop效应明显。本申请中的外延结构包括量子阱层101和第一量子垒层102，量子阱层101为氮化镓铟层，第一量子垒层102为氮化镓铟和氮化镓的超晶格层，量子阱层101中的铟元素占比大于第一量子垒层102中的铟元素占比，由于第一量子垒层102中包括氮化镓铟，使得第一量子垒层102中材质的晶格常数与量子阱层101中材质的晶格常数比较接近，减小了量子阱层和量子垒层之间的晶格失配，从而降低了droop效应，提高了发光二极管的发光率。

本申请实施例提供的外延结构，多量子阱层10包括量子阱层101和第一量子垒层102，第一量子垒层102形成在量子阱层101的上表面；第一量子垒层102为包括氮化镓铟和氮化镓的超晶格层，量子阱层101中的铟元素的占比大于第一量子垒层102中的铟元素的占比，降低了量子阱层101和第一量子垒层102的晶格失配，从而可以降低droop效应，提高了发光二极管的发光率。

可选地，在图1所示实施例中，第一量子垒层102自下往上包括M层第一超晶格层；每个第一超晶格层包括氮化镓铟层和氮化镓层；2≤M≤6。

在本实施例中，在第一量子垒层102生长过程中，可以自下往上生成M层第一超晶格层，每个第一超晶格层包括氮化镓铟层和氮化镓层，相当于氮化镓铟层和氮化镓层交替形成第一量子垒层102。本领域技术人员可以根据实际需求选择第一超晶格层的层数，例如，可以自下往上依次生成5层第一超晶格层，每个第一超晶格层包括氮化镓铟层和氮化镓层。在生长过程中，可以在量子阱层101的上表面生成一层氮化镓层，再在氮化镓层的上表面生成一层氮化镓铟层，再在氮化镓铟层的上表面生成一层氮化镓层，依次循环，共生成5层第一超晶格层。或者，在生长过程中，可以在量子阱层101的上表面生成一层氮化镓铟层，再在氮化镓铟层的上表面生成一层氮化镓层，再在氮化镓层的上表面生成一层氮化镓铟层，依次循环，共生成5层第一超晶格层。

可选地，氮化镓铟层的厚度为0.15nm～0.25nm，氮化镓层的厚度为0.15nm～0.25nm。

图3为另一实施例提供的一种外延结构的结构示意图，如图3所示，多量子阱层10还包括第二量子垒层103，第二量子垒层103形成在第一量子垒层102的上表面；第二量子垒层103为包括铝铟氮和氮化镓的超晶格层。

在本实施例中，在第一量子垒层102的上表面上形成第二量子垒层103，第二量子垒层103为包括铝铟氮和氮化镓的超晶格层，由于在第二量子垒层103中加入了铝元素，使得第二量子垒层103的能阶提高，防止电子溢出，使得电子被束缚在发光区域，从而降低了droop效应，提高了发光二极管的发光率。

可选地，第一量子垒层102中的铟元素自下往上递减，例如，铟元素的占比可以自下往上由20％减少到0％。

在本实施例中，量子阱层101为氮化镓铟层，第二量子垒层103为铝铟氮和氮化镓的超晶格层，第一量子垒层102中的铟元素自下往上递减，在量子阱层101与第二量子垒层103之间起过渡作用。

在本实施例中，可以在870-930℃的温度环境下，在量子阱层101的上表面沉积生成第一量子垒层102，保持870-930℃的温度环境下，在第一量子垒层102的上表面沉积生成第二量子垒层103。

可选地，第二量子垒层103自下往上包括N层第二超晶格层，每个第二超晶格层包括铝铟氮层和氮化镓层；5≤N≤15。

在本实施例中，第二量子垒层103可以包括多层第二超晶格层，例如，第二量子垒层103自下往上可以包括10层第二超晶格层，每个第二超晶格层包括铝铟氮层和氮化镓层。在生长过程中，可以在第一量子垒层102的上表面生成一层氮化镓层，再在氮化镓层的上表面生成一层铝铟氮层，再在铝铟氮层的上表面生成一层氮化镓层，依次循环，共生成10层第二超晶格层。或者，在生长过程中，可以在第一量子垒层102的上表面生成一层铝铟氮层，再在铝铟氮层的上表面生成一层氮化镓层，依次循环，共生成10层第二超晶格层。

可选地，铝铟氮层的厚度为0.08nm～0.12nm，掺硅的氮化镓层的厚度为0.08nm～0.12nm。

可选地，铝铟氮层中铝元素和铟元素的配比为0.82:0.18。

在本实施例中，铝铟氮层中铝元素和铟元素的配比为0.82:0.18的铝铟氮的晶格常数与氮化镓的晶格常数接近，晶格失配降低，从而降低了droop效应，提高了发光二极管的发光率。

需要说明的是，铝铟氮层中铝元素和铟元素还可以采用其它的配比方式，本申请中并不以此为限。

图4为另一实施例提供的一种外延结构的结构示意图，如图4所示，多量子阱层10还包括形成在第二量子垒层103的上表面的第三量子垒层104，第三量子垒层104为包括硅元素的氮化镓层。

在本实施例中，可以在氢气环境和870-930℃的温度环境下，在第二量子垒层103上表面自下往上生成包括掺硅的氮化镓层的第三量子垒层104。

可选地，第三量子垒层104中的硅元素自下往上递增。

在本实施例中，第三量子垒层104自下往上硅元素原子个数逐渐递增，例如，第三量子垒层104自下往上硅元素原子个数由每立方厘米0个递增至每立方厘米2e+18个。

需要说明的是，第三量子垒层104中硅元素的原子个数还可以采用其它的数值，本申请中并不以此为限。

本申请实施例提供的外延结构，在第二量子垒层103上表面上形成第三量子垒层104，第三量子垒层104为包括硅元素的氮化镓层，硅元素的占比自下往上递增，保证晶体质量较好的同时，不影响电子的注入，对量子阱层101具有保护作用。

图5为本申请实施例提供的一种外延结构的示意图，如图5所示，该外延结构自下往上依次包括衬底21，缓冲层31，UGaN层41，NGaN层51，应力释放层61，多量子阱层71和P型层81，其中，多量子阱层71中的量子垒层中的每一层的结构可以参照上述图1，图3和图4所示实施例，此处不再赘述。

在本实施例中，在量子阱层711的上表面上形成第一量子垒层712，量子阱层711为氮化镓铟层，第一量子垒层712为氮化镓铟和氮化镓的超晶格层，量子阱层711中材质的晶格常数和第一量子垒层712中材质的晶格常数接近，减小了量子阱层和第一量子垒层之间的晶格失配，从而降低了droop效应，提高了二极管的发光率。

在本实施例中，在第一量子垒层712的上表面上形成第二量子垒层713，第二量子垒层713为铝铟氮和氮化镓的超晶格层，由于在第二量子垒层713中加入了铝元素，使得第二量子垒层713的能阶提高，防止电子溢出，使得电子被束缚在发光区域，从而降低了droop效应，提高了发光二极管的发光率。

在本实施例中，在第二量子垒层713的上表面上形成第三量子垒层714，第三量子阱层714，第三量子垒层714为包括硅元素的氮化镓层，硅元素的原子个数自下往上递增，第三量子垒层714的前段硅元素的原子数量少，保证晶体质量较好，后段硅元素的原子数量变多，可有效的让电子注入，对量子阱层711具有保护作用。

本实施例还提供一种发光二极管，包括如图1、图3-图5任一实施例的外延结构。

本实施例提供一种发光二极管，外延结构采用如图1、图3-图5的任一实施例，可以降低droop效应，提高发光二极管的发光率。

图6为一个实施例提供的一种外延结构的制作方法，该外延结构的制造方法用于制造如上述图1所示的外延结构，如图6所示，该方法包括：

步骤101、在750-830℃的温度环境下，在应力释放层的上表面沉积生成量子阱层。

具体的，在750-830℃的温度环境下，在外延结构的应力释放层的上表面沉积生成量子阱层，量子阱层为氮化镓铟层。

步骤102、在870-930℃的温度环境下，在量子阱层的上表面沉积生成第一量子垒层。

本实施例提供的外延结构的制作方法，在870-930℃的温度环境下，在量子阱层的上表面沉积生成第一量子垒层，第一量子垒层为包括氮化镓铟和氮化镓的超晶格层，量子阱层中的铟元素的占比大于第一量子垒层中的铟元素的占比，由于量子阱层为氮化镓铟层，第一量子垒层为包括氮化镓铟和氮化镓的超晶格层，量子阱层和第一量子垒层的晶格常数相近，晶格失配降低，从而降低了droop效应，提高了发光二极管的发光率。

可选地，在图6所示实施例的基础上，步骤102“在870-930℃的温度环境下，在量子阱层的上表面沉积生成第一量子垒层”的一种可能的实现方式可以包括：在870-930℃的温度环境下，自下往上生成M层第一超晶格层；每个第一超晶格层包括氮化镓铟层和氮化镓层，且在生成过程中，氮化镓铟层中从下往上铟元素的占比从20％递减至0％。

例如，在870-930℃的温度环境下，自下往上生成5层第一超晶格层；每个第一超晶格层包括氮化镓铟层和氮化镓层，且在生成过程中，氮化镓铟层中从下往上铟元素的占比从20％递减至0％。

可选地，氮化镓铟层的厚度为0.15nm～0.25nm，氮化镓层的厚度为0.15nm～0.25nm。

可选地，在如图6所示实施例的基础上，还可以生成第二量子垒层，如图7所示，该方法包括：

步骤101、在750-830℃的温度环境下，在外延结构的应力释放层的上表面沉积生成量子阱层。

步骤102、在870-930℃的温度环境下，在量子阱层的上表面沉积生成第一量子垒层；第一量子垒层为包括氮化镓铟和氮化镓的超晶格层，量子阱层中的铟元素的占比大于第一量子垒层中的铟元素的占比。

可选地，第一量子垒层中的铟元素自下往上递减，在本实施例中，第一量子垒层中铟元素的占比由20％递减至0％。

步骤103、在870-930℃的温度环境下，在第一量子垒层的上表面沉积生成第二量子垒层；其中，第二量子垒层为包括铝铟氮和氮化镓的超晶格层。

本实施例中提供的外延结构的制作方法，在870-930℃的温度环境下，在第一量子垒层的上表面沉积生成第二量子垒层，由于第二量子垒层为包括铝铟氮和氮化镓的超晶格层，由于在第二量子垒层中加入了铝元素，使得第二量子垒层的能阶提高，防止电子溢出，使得电子被束缚在发光区域，从而降低了droop效应，提高了发光二极管的发光率。

可选地，在图7所示实施例的基础上，步骤103“在870-930℃的温度环境下，在量子阱层的上表面沉积生成第二量子垒层”的一种可能的实现方式可以包括：在870-930℃的温度环境下，自下往上生成N层第二超晶格层；每个第一超晶格层包括铝铟氮层和氮化镓层。

具体的，在在870-930℃的温度环境下，自下往上生成10层第二超晶格层，每个第二超晶格层包括铝铟氮层和掺硅的氮化镓层。

可选地，铝铟氮层的厚度为0.08nm～0.12nm，氮化镓层的厚度为0.08nm～0.12nm。

可选地，铝铟氮层中铝元素和铟元素的配比为0.82:0.18。

本实施例中，铝铟氮层铝元素和铟元素的配比为0.82:0.18，铝元素和铟元素的配比为0.82:0.18的铝铟氮的晶格常数与氮化镓的晶格常数接近，铝铟氮层和氮化镓层的晶格失配降低；从而降低了droop效应，提高了发光二极管的发光率。

可选地，在如图7所示实施例的基础上，还可以生成第三量子垒层，如图8所示，该方法包括：

步骤101、在750-830℃的温度环境下，在外延结构的应力释放层的上表面沉积生成量子阱层。

步骤102、在870-930℃的温度环境下，在量子阱层的上表面沉积生成第一量子垒层；第一量子垒层为包括氮化镓铟和氮化镓的超晶格层，量子阱层中的铟元素的占比大于第一量子垒层中的铟元素的占比。

步骤103、在870-930℃的温度环境下，在第一量子垒层的上表面沉积生成第二量子垒层；其中，第二量子垒层为包括铝铟氮和氮化镓的超晶格层。

步骤104、在氢气环境和870-930℃的温度环境下，在第二量子垒层的上表面沉积生成第三量子垒层；其中，第三量子垒层为包括硅元素的氮化镓层，且在生成过程中，第三量子垒层中硅元素原子个数自下往上递增。

可选地，第三量子垒层中硅元素原子个数自下往上由每立方厘米0个递增至每立方厘米2e+18个。

可选地，第三量子垒层在在氢气环境下生成，氢气的含量自下往上递减。

在本实施例中，第三量子垒层为包括硅元素的氮化镓层，硅元素的原子个数自下往上递增，第三量子垒层的前段硅元素的原子数量少，保证晶体质量较好，后段硅元素的原子数量变多，可有效的让电子注入。

在本实施例中，第三量子垒层在在氢气环境下生成，氢气的含量自下往上递减，由于减少了靠近量子阱层的腔体内残留的氢原子，降低了由于氢原子残留影响量子阱层铟元素的并入的概率，对量子阱层具有保护作用。

本实施例中提供的外延结构的制作方法，还包括自下往上依次形成衬底，缓冲层，UGaN层，NGaN层，应力释放层，多量子阱层和P型层，形成如图5所示的外延结构。

在本实施例中，采用蓝宝石作为衬底，本领域技术人员可以根据实际需求更换衬底材质，也可以是Si衬底或者SiC衬底，但并不限定为上述材质。

在本实施例中，在500℃～550℃温度环境下，在衬底的上表面上形成一层厚度为20～40nm的缓冲层。

在本实施例中，在1100℃温度环境下，在缓冲层的上表面上形成UGaN层，UGaN层为不掺硅的氮化镓层，厚度约0.4um～0.6um。

在本实施例中，在UGaN层的上表面上形成NGaN层,NGaN层为一层厚度为1.3～1.6um的包括硅元素的氮化镓层。

在本实施例中，在UGaN层的上表面上形成应力释放层。应力释放层包括铟元素和硅元素的氮化镓层。

在本实施例中，在750-830℃的温度环境下，在应力释放层的上表面形成量子阱层，量子阱层为氮化镓铟层，厚度为2-3nm；在本实施例中，在870-930℃的温度环境下，在量子阱层的上表面上形成第一量子垒层，第一量子垒层，可以自下往上的生成M层第一超晶格层，每一个第一超晶格层包括氮化镓铟层和氮化镓层，本领域技术人员可以根据实际需求选择第一超晶格层的层数，例如，可以自下往上依次生成5层第一超晶格层，每个第一超晶格层包括氮化镓铟层和氮化镓层。其中每一组第一超晶格层中氮化镓铟层的厚度为0.15nm～0.25nm,其中铟元素的占比自下往上从20％递减至0％；氮化镓层的厚度为0.15nm～0.25nm。

在本实施例中，在870-930℃的温度环境下，在多量子阱层的上表面上形成P型层，P型层为包括镁元素的氮化镓层，厚度为100-120nm。以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (16)

1.一种外延结构，其特征在于，所述外延结构的多量子阱层包括量子阱层和第一量子垒层，所述第一量子垒层形成在所述量子阱层的上表面；

所述第一量子垒层为包括氮化镓铟和氮化镓的超晶格层，所述量子阱层中的铟元素的占比大于所述第一量子垒层中的铟元素的占比；

所述多量子阱层还包括第二量子垒层，所述第二量子垒层形成在所述第一量子垒层的上表面；

所述第二量子垒层为包括铝铟氮层和氮化镓层的超晶格层。

2.根据权利要求1所述的外延结构，其特征在于，所述第一量子垒层自下往上包括M层第一超晶格层；每个所述第一超晶格层包括氮化镓铟层和氮化镓层；2≤M≤6。

3.根据权利要求2所述的外延结构，其特征在于，所述氮化镓铟层的厚度为0.15nm～0.25nm，所述氮化镓层的厚度为0.15nm～0.25nm。

4.根据权利要求1所述的外延结构，其特征在于，所述第二量子垒层自下往上包括N层第二超晶格层，每个所述第二超晶格层包括铝铟氮层和氮化镓层；5≤N≤15。

5.根据权利要求4所述的外延结构，其特征在于，所述铝铟氮层的厚度为0.08nm～0.12nm，所述氮化镓层的厚度为0.08nm～0.12nm。

6.根据权利要求4或5所述的外延结构，其特征在于，所述铝铟氮层中铝元素和铟元素的配比为0.82:0.18。

7.根据权利要求4或5所述的外延结构，其特征在于，所述多量子阱层还包括形成在所述第二量子垒层的上表面的第三量子垒层，所述第三量子垒层为包括硅元素的氮化镓层。

8.一种发光二极管，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的外延结构。

9.一种外延结构的制作方法，其特征在于，包括：

在750-830℃的温度环境下，在所述外延结构的应力释放层的上表面沉积生成量子阱层；

在870-930℃的温度环境下，在所述量子阱层的上表面沉积生成第一量子垒层；所述第一量子垒层为包括氮化镓铟和氮化镓的超晶格层，所述量子阱层中的铟元素的占比大于所述第一量子垒层中的铟元素的占比；

在870-930℃的温度环境下，在所述第一量子垒层的上表面沉积生成第二量子垒层；其中，所述第二量子垒层为包括铝铟氮和氮化镓的超晶格层。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述在870-930℃的温度环境下，在所述量子阱层的上表面沉积生成第一量子垒层，包括：

在870-930℃的温度环境下，自下往上生成N层第一超晶格层；每个所述第一超晶格层包括氮化镓铟层和氮化镓层，且在生成过程中，所述氮化镓铟层中从下往上铟元素的占比从20％递减至0％。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述氮化镓铟层的厚度为0.15nm～0.25nm，所述氮化镓层的厚度为0.15nm～0.25nm。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述在870-930℃的温度环境下，在所述第一量子垒层的上表面沉积生成第二量子垒层，包括:

在870-930℃的温度环境下，自下往上生成M层第二超晶格层，每个所述第二超晶格层包括铝铟氮层和掺硅的氮化镓层。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述铝铟氮层的厚度为0.08nm～0.12nm，所述掺硅的氮化镓层的厚度为0.08nm～0.12nm。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述铝铟氮层中铝元素和铟元素的配比为0.82:0.18。

15.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在氢气环境和870-930℃的温度环境下，在所述第二量子垒层的上表面沉积生成第三量子垒层；其中，所述第三量子垒层为包括硅元素的氮化镓层，且在生成过程中，所述第三量子垒层中自下往上所述硅元素原子个数由每立方厘米0个递增至每立方厘米2e+18个。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述氢气环境中氢元素的密度自下往上逐步减小。