CN115132891A - 一种发光二极管外延片及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发光二极管外延片及其制备方法，涉及半导体工艺技术领域，所述发光二极管外延片包括电子阻挡层，所述发光二极管外延片的制备方法包括：分别以氨气、三甲基铝以及三甲基镓为源料，以氢气和氮气为载气，依次生长n层AlGaN层，以制备所述发光二极管外延片的电子阻挡层；其中，通入所述三甲基铝的流量和所述氨气的流量随着所述AlGaN层的层数增加逐渐变化，所述三甲基铝的流量的变化趋势与所述氨气的流量变化趋势相反。本发明能够解决现有技术中电子阻挡层会引入大量的C、O等杂质，影响电子阻挡层的晶体质量的技术问题。

Description

一种发光二极管外延片及其制备方法

技术领域

本发明涉及半导体工艺技术领域，具体涉及一种发光二极管外延片及其制备方法。

背景技术

LED(Light Emitting Diode，发光二极管)是一种利用载流子复合时释放能量形成发光的半导体器件，发光二极管芯片具有耗电低、色度纯、寿命长、体积小、响应时间快、节能环保等诸多优势，已逐渐取代白炽灯和荧光灯，成长普通家庭照明的光源，并广泛应用新的场景，如户内高分辨率显示屏、户外显屏、手机电视背光照明、路灯、车灯、手电筒等应用领域。

目前比较常见的发光二极管外延片结构为在发光层后生长电子阻挡层，以减少电子溢流，提高复合发光效率，电子阻挡层采用Al的组分占比组件增加或减少的AlGaN结构，三甲基铝作为Al源，但是，三甲基铝化学活跃，在空气中就能够快速燃烧，三甲基铝和酸类以及醇类甚至是水合物也会产生剧烈反应。三甲基铝作为Al源引入电子阻挡层时不可避免的引入C、O等杂质，影响电子阻挡层的晶体质量，进而影响发光二极管外延片的光学性能以及电学性能。

因此，现有的发光二极管外延片普遍存在电子阻挡层会引入大量的C、O等杂质，影响电子阻挡层的晶体质量的技术问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种发光二极管外延片及其制备方法，旨在解决现有技术中电子阻挡层会引入大量的C、O等杂质，影响电子阻挡层的晶体质量的技术问题。

本发明的一方面在于提供一种发光二极管外延片的制备方法，

所述发光二极管外延片包括电子阻挡层，所述发光二极管外延片的制备方法包括：

分别以氨气、三甲基铝以及三甲基镓为源料，以氢气和氮气为载气，依次生长n层AlGaN层，以制备所述发光二极管外延片的电子阻挡层；

其中，通入所述三甲基铝的流量和所述氨气的流量随着所述AlGaN层的层数增加逐渐变化，所述三甲基铝的流量的变化趋势与所述氨气的流量变化趋势相反。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过本发明提供的一种发光二极管外延片的制备方法，分别以氨气、三甲基铝以及三甲基镓为源料，以氢气和氮气为载气，通入反应室中生长n层AlGaN层作为电子阻挡层，其中，通入三甲基铝的流量和氨气的流量随着AlGaN层的层数增加逐渐变化，三甲基铝的流量的变化趋势与氨气的流量变化趋势相反，通过控制三甲基铝的流量变化，以减少电子溢流以及增加空穴的传输速率，提高电子阻挡层的质量，再通过控制氨气的流量变化趋势与三甲基铝的流量变化趋势相反，以控制电子阻挡层的生长进程，以使薄膜生长速率保持在较佳的区间内，减少C、O的非必要引入，提高电子阻挡层的晶格质量，提升发光二极管光的发光效率，避免三甲基与氨气反应过快，反应激烈，将会产生较多的副产物以及电子阻挡层表面的C、O杂质来不及扩散脱离，导致电子阻挡层的C、O杂质增多，影响电子阻挡层的晶体质量，进而影响发光二极管外延片的光学性能以及电学性能，从而解决了普遍存在电子阻挡层会引入大量的C、O等杂质，影响电子阻挡层的晶体质量的技术问题。

根据上述技术方案的一方面，在生长所述电子阻挡层之前，所述发光二极管外延片的制备方法还包括：

提供一用于外延生长的衬底；

在所述衬底之上依次外延生长缓冲层、N型半导体层、发光层，所述电子阻挡层生长在所述发光层上；

在生长所述电子阻挡层之后，所述发光二极管外延片的制备方法还包括：

在所述电子阻挡层之上生长P型半导体层。

根据上述技术方案的一方面，所述AlGaN层的层数n为2-50。

根据上述技术方案的一方面，所述三甲基铝的流量函数为：y_TMAl＝A+B，所述氨气的流量函数为：

其中，A、B、C、D均为常数，A>0,C>0,B×D<0。

根据上述技术方案的一方面，所述三甲基铝的流量范围为20-500sccm，所述氨气的流量范围为10-300L/min。

根据上述技术方案的一方面，所述制备方法还包括：

随着通入所述氨气的流量的逐渐变化，通入所述氮气的流量也在逐渐变化，所述氨气的流量的变化趋势与氮气的流量变化趋势相反，所述氮气的流量函数为：

其中，E为常数，E>0。

根据上述技术方案的一方面，所述氮气的流量范围为50-500L/min。

根据上述技术方案的一方面，所述电子阻挡的厚度为60-160nm，生长温度为900-1200℃，生长压力为100-300Torr。

本发明的另一方面在于提供一种发光二极管外延片，采用上述任一技术方案的发光二极管外延片的制备方法进行制备，所述发光二极管外延片包括电子阻挡层，所述电子阻挡层为n层AlGaN层；

其中，用于生长n层AlGaN层的三甲基铝和氨气的流量随着所述AlGaN层的层数增加逐渐变化，所述三甲基铝的流量的变化趋势与所述氨气的流量变化趋势相反。

进一步地，所述发光二极管外延片还包括衬底、缓冲层、N型半导体层、发光层、P型半导体层；

其中，所述缓冲层、所述N型半导体层、所述发光层、所述电子阻挡层和所述P型半导体层依次层叠于所述衬底之上。

附图说明

本发明的上述与/或附加的方面与优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显与容易理解，其中：

图1为本发明第一实施例中发光二极管外延片的制备方法的流程图；

图2为本发明三个实施例和一个对比例的氧浓度的曲线图；

图3为本发明三个实施例和一个对比例的碳浓度的曲线图；

图4为本发明第四实施例中发光二极管外延片的结构示意图；

附图元器件符号说明：

衬底100，缓冲层200，N型半导体层300，发光层400，电子阻挡层500，AlGaN层501，P型半导体层600。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征与优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，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、以特定的方位构造与操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定与限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的与所有的组合。

实施例一

请参阅图1，所示为本发明第一实施例提供的一种发光二极管外延片的制备方法，所述发光二极管外延片包括电子阻挡层，所述发光二极管外延片的制备方法包括步骤S10-S11：

步骤S10，分别以氨气、三甲基铝以及三甲基镓为源料，以氢气和氮气为载气，依次生长n层AlGaN层，以制备所述发光二极管外延片的电子阻挡层；

其中，电子阻挡层用于阻挡电子溢流，即由于电子的迁移速率大于空穴的迁移速率，电子会迁移至P型半导体层，在P型半导体层实现非辐射复合，降低发光二极管外延片的发光效率，电子阻挡层可用于阻挡N型半导体层电子迁移至P型半导体层中，将电子阻挡至发光层区域，增强发光层中电子与空穴的有效性辐射复合，提高发光二极管外延片的发光效率。

具体为，将温度设置为900-1200℃，压力调节至100-300Torr，分别以氨气、三甲基铝以及三甲基镓为源料，以氢气和氮气为载气，通入反应室中在发光层上生长厚度为60-160nm的电子阻挡层，该电子阻挡层为n层AlGaN层，其中,AlGaN层的层数n为2-50。

步骤S11，其中，通入所述三甲基铝的流量和所述氨气的流量随着所述AlGaN层的层数增加逐渐变化，所述三甲基铝的流量的变化趋势与所述氨气的流量变化趋势相反。

其中，为了提高电子阻挡层的质量，即减少电子溢流以及增加空穴的传输速率，将会在n层AlGaN层中，随着层数的增加，Al组分逐渐增多或减少，以提高电子阻挡层的质量，因此，需要调节每一层通入的Al源的流量，即通入三甲基铝的流量随着AlGaN层的层数增加逐渐变化。

但是，在外延生长过程中，复杂的化学反应是不可避免的，且反应速度越快，反应越复杂，副产物越多，这些副产物中含有大量的C、O杂质，由于三甲基铝化学活性高，通入的氨气的流量越多，反应速度越快，反应产生的副产物也就越多，大量杂质就会存在于电子阻挡层中，同时，反应越剧烈，反应速度越快，电子阻挡层表面的C、O杂质来不及扩散脱离就被电子阻挡层包裹于内部。这将使得电子阻挡层中的C、O元素杂质增多，电子阻挡层晶体质量变差，进而影响发光二极管外延片的光学性能以及电学性能。

因此，需要控制反应的速率，以减少电子阻挡层中的C、O杂质。其中，当三甲基铝的流量逐渐增加时，控制氨气的流量减少，控制薄膜生长的进程，以使薄膜生长速率保持在较佳的区间内，减少C、O的非必要引入，提高电子阻挡层的晶格质量，提升发光二极管光的发光效率，避免三甲基与氨气反应过快，反应激烈，将会产生较多的副产物以及电子阻挡层表面的C、O杂质来不及扩散脱离，导致电子阻挡层的C、O杂质增多，影响电子阻挡层的晶体质量，进而影响发光二极管外延片的光学性能以及电学性能。当三甲基铝的流量减少时，控制氨气的流量增加，三甲基铝的反应速率变慢，需要增加氨气的流量以提高电子阻挡层的生长铝速率，控制薄膜生长的进程，以使薄膜生长速率保持在较佳的区间内，以使薄膜具有良好的均匀性和致密性，从而提高电子阻挡层的晶体质量。

需要说明的是，三甲基铝的流量函数为：y_TMAl＝A+Bn，氨气的流量函数为：

其中，A、B、C、D均为常数，A>0,C>0,B×D<0。通入三甲基铝的流量逐渐增加或减少，通入氨气的流量就会逐渐减少或增加。其中，三甲基铝的流量范围为20-500sccm，所述氨气的流量范围为10-300L/min。在本实施例中，三甲基铝的流量从50sccm上升至400sccm，其函数为y_TMAl＝25+25n，氨气的流量从200L/min下降至60L/min，

其中，随着通入氨气的流量的逐渐变化，通入氮气的流量也在逐渐变化，氨气的流量的变化趋势与氮气的流量变化趋势相反，所述氮气的流量函数为：

其中，E为常数，E>0，氮气的流量范围为50-500L/min，以保证电子阻挡层中，氮气、氨气以及氢气的总气量保持不变，由于氮气、氨气以及氢气为电子阻挡层反应中气体量最多的三种气体，当三种气体中的其中一种气体流量变化太多，将会影响整个电子阻挡层的生长气氛，例如压强、气体浓度，会导致更多的副产物的产生，因此，随着通入氨气的流量的逐渐增多或减少，通入氮气的流量也需要相应的减少或增加。

另外，在生长所述电子阻挡层之前，发光二极管外延片的制备方法还包括：

提供一用于外延生长的衬底；

其中，衬底是外延层生长及支撑的基板，不同的衬底材料，决定不同的外延生长技术及芯片加工技术。在本实施例中，衬底可以为蓝宝石衬底或硅衬底或碳化硅衬底，该衬底可以为图形化结构或者非图形化结构。

在衬底之上依次外延生长缓冲层、N型半导体层、发光层，电子阻挡层生长在发光层之上；

其中，在衬底上生长缓冲层，该缓冲层为AlN薄膜层，缓冲层用于缓解外延层与衬底之间的晶格失配，以利于后续外延层的生长，提高后续外延层的晶体质量。具体为，将温度加热至600-950℃，压力设置为100-200Torr，在衬底上生长形成厚度为10-80nm的AlN薄膜层。

在缓冲层上生长N型半导体层，该N型半导体层为N型掺杂GaN层，N型掺杂GaN层的掺杂剂为Si，掺杂浓度为1×10¹⁹cm^-3-5×10¹⁹cm^-3，该N型半导体层拥有多余的电子，将电子提供给发光层，在发光层中实现电子与空穴的辐射复合发光。

具体为，将温度加热至1050-1200℃，压力调节至100-600Torr，在缓冲层上外延生长厚度为3-6μm的N型掺杂GaN层，其中，N型掺杂GaN层的掺杂剂为Si，掺杂浓度为1×10¹⁹cm^-3-5×10¹⁹cm^-3。

在N型半导体层上生长发光层，该发光层为多周期层叠的阱层和垒层，其周期位2-20，阱层为InGaN层，其中In的含量为12％-40％，垒层为GaN层，该阱层与垒层的厚度比为1：4，发光层的总厚度为

N型半导体层提供电子给发光层，P型半导体层提供空穴给发光层，以使电子与空穴在发光层上实现辐射复合发光。

在生长所述电子阻挡层之后，发光二极管外延片的制备方法还包括：

在电子阻挡层之上生长P型半导体层。

其中，P型半导体层为P型掺杂GaN层，P型掺杂GaN层的掺杂剂为镁，掺杂浓度为1×10¹⁹cm^-3-1×10²¹cm^-3。P型半导体层拥有多余的空穴，其提供空穴给发光层，以实现电子与空穴在发光层的多量子阱中的辐射复合发光。

具体为，将温度加热至900-1050℃，压力调节至100-500Torr，在电子阻挡层上外延生长厚度为40-200nm的P型掺杂GaN层，其中，P型掺杂GaN层的掺杂剂为镁，掺杂浓度为1×10¹⁹cm^-3-1×10²¹cm^-3。

相比于现有技术，本实施例提供的一种发光二极管外延片的制备方法，在发光层上生长电子阻挡层，有益效果在于：通过本发明提供的发光二极管外延片的制备方法，分别以氨气、三甲基铝以及三甲基镓为源料，以氢气和氮气为载气，通入反应室中生长n层AlGaN层作为电子阻挡层，其中，通入三甲基铝的流量和氨气的流量随着AlGaN层的层数增加逐渐变化，三甲基铝的流量的变化趋势与氨气的流量变化趋势相反，通过控制三甲基铝的流量变化，以减少电子溢流以及增加空穴的传输速率，提高电子阻挡层的质量，再通过控制氨气的流量变化趋势与三甲基铝的流量变化趋势相反，以控制电子阻挡层的生长进程，以使薄膜生长速率保持在较佳的区间内，减少C、O的非必要引入，提高电子阻挡层的晶格质量，提升发光二极管光的发光效率，避免三甲基与氨气反应过快，反应激烈，将会产生较多的副产物以及电子阻挡层表面的C、O杂质来不及扩散脱离，导致电子阻挡层的C、O杂质增多，影响电子阻挡层的晶体质量，进而影响发光二极管外延片的光学性能以及电学性能，从而解决了普遍存在电子阻挡层会引入大量的C、O等杂质，影响电子阻挡层的晶体质量的技术问题。

实施例二

本发明第二实施例提供的一种发光二极管外延片的制备方法，本实施例中的发光二极管外延片的制备方法与第一实施例中的发光二极管外延片的制备方法的不同之处在于：

三甲基铝的流量从50sccm上升至400sccm，其函数为y_TMAl＝25+25n，氨气的流量从200L/min下降至130L/min，

实施例三

本发明第三实施例提供的一种发光二极管外延片的制备方法，本实施例中的发光二极管外延片的制备方法与第一实施例中的发光二极管外延片的制备方法的不同之处在于：

三甲基铝的流量从50sccm上升至400sccm，其函数为y_TMAl＝25+25n，氨气的流量从200L/min下降至32L/min，

对比例一

本发明第一对比例提供的一种发光二极管外延片的制备方法，本对比例中的发光二极管外延片的制备方法与第一实施例中的发光二极管外延片的制备方法的不同之处在于：

三甲基铝的流量范围为20-500sccm，所述氨气的流量范围为10-300L/min。在本实施例中，三甲基铝的流量从50sccm上升至400sccm，其函数为y_TMAl＝25+25n，氨气的流量为200L/min。

以下将结合图2-图3中的实验测试结果对以上实施例一至实施例三以及对比例一进行对比说明，以充分说明本发明一种发光二极管外延片的制备方法的有效性。

结合实施例一至实施例三以及对比例一数据可知，实施例一至实施例三的碳浓度和氧浓度均低于对比例一的碳浓度和氧浓度，实施例一至实施例三中，通入三甲基铝的流量随着AlGaN层的层数增加逐渐增加，氨气的流量随着三甲基铝的流量AlGaN层的层数增加逐渐减少，而对比例中，通入三甲基铝的流量随着AlGaN层的层数增加逐渐增加，氨气的流量保持不变，因此，控制氨气的流量变化趋势与三甲基铝的流量变化趋势相反，能有效地减少C、O的非必要引入，提高电子阻挡层的晶格质量，提升发光二极管光的发光效率。

结合实施例一、实施例二以及实施例三的数据可知，当氨气的流量减少过多，即减少的系数过大，在电子阻挡层的前几层的AlGaN层中，由于降低三甲基铝与氨气的反应速率，碳浓度和氧浓度下降比较明显，但是，在电子阻挡层的最后几层AlGaN层，会由于氨气的通入量下降太多而导致N源不足，将会引入大量杂质，碳浓度和氧浓度将会迅速增加；当氨气的流量减少过少，即减少的系数过小，电子阻挡层的生长进程过快，生长速度没控制在较佳的区间，反应激烈，将会产生较多的副产物以及电子阻挡层表面的C、O杂质来不及扩散脱离，导致电子阻挡层的C、O杂质增多，影响电子阻挡层的晶体质量，进而影响发光二极管外延片的光学性能以及电学性能。

需要说明的是，通入三甲基铝的流量随着AlGaN层的层数增加逐渐减少的差值，与通入三甲基铝的流量随着AlGaN层的层数增加逐渐增加的差值互为相反数，三甲基铝的流量从400sccm下降至50sccm，其函数为y_TMAl＝425-25n，同时，氨气的流量差值也是互为相反数，氨气的流量从60L/min上升至200L/min，其函数为y_TMAl＝50+10n。其氧浓度与碳浓度的数值可参考实施例一中的数据。

综上，通入三甲基铝的流量和氨气的流量随着AlGaN层的层数增加逐渐变化，三甲基铝的流量的变化趋势与氨气的流量变化趋势相反，通过控制氨气的流量变化趋势与三甲基铝的流量变化趋势相反，能有效地控制电子阻挡层的生长进程，以使薄膜生长速率保持在较佳的区间内，减少C、O的非必要引入，提高电子阻挡层的晶格质量，提升发光二极管光的发光效率。

实施例四

请参阅图4，所示为本发明第四实施例提供的一种发光二极管外延片，该发光二极管外延片包括衬底100，其中，衬底100是外延层生长及支撑的基板，不同的衬底100材料，决定不同的外延生长技术及芯片加工技术。在本实施例中，衬底100材料可以为蓝宝石或硅或碳化硅，该衬底100可以为图形化结构或者非图形化结构。

在衬底100上依次层叠缓冲层200、N型半导体层300、发光层400、电子阻挡层500以及P型半导体层600。其中，缓冲层200为厚度为10-80nm的AlN薄膜层，缓冲层200用于缓解外延层与衬底100之间的晶格失配，以利于后续外延层的生长，提高后续外延层的晶体质量。

在缓冲层200上设有N型半导体层300，该N型半导体层300为厚度为3-6μm的N型掺杂GaN层，N型掺杂GaN层的掺杂剂为Si，掺杂浓度为1×10¹⁹cm^-3-5×10¹⁹cm^-3，该N型半导体层300拥有多余的电子，将电子提供给发光层400，在发光层400中实现电子与空穴的辐射复合发光。

在N型半导体层300上设有发光层400，该发光层400为多周期层叠的阱层和垒层，其周期位2-20，阱层为InGaN层，其中In的含量为12％-40％，垒层为GaN层，该阱层与垒层的厚度比为1：4，发光层400的总厚度为

N型半导体层300提供电子给发光层400，P型半导体层600提供空穴给发光层400，以使电子与空穴在发光层400上实现辐射复合发光。

在发光层400上设有电子阻挡层500，电子阻挡层500为n层AlGaN层501，其中,AlGaN层501的层数n为2-50，电子阻挡层500用于阻挡电子溢流，为了减少电子溢流以及增加空穴的传输速率，在n层AlGaN层501中，随着层数的增加，Al组分逐渐增多或减少，以提高电子阻挡层500的质量。因此，需要调节每一层通入的Al源的流量，即通入三甲基铝的流量随着AlGaN层501的层数增加逐渐变化。

但是，三甲基铝化学活跃，在空气中就能够快速燃烧，三甲基铝和酸类以及醇类甚至是水合物也会产生剧烈反应。三甲基铝作为Al源反应时不可避免的引入C、O等杂质，由于三甲基铝化学活性高，通入的氨气的流量越多，反应速度越快，反应产生的副产物也就越多，大量杂质就会存在于电子阻挡层500中，同时，反应越剧烈，反应速度越快，电子阻挡层500表面的C、O杂质来不及扩散脱离就被电子阻挡层500包裹于内部。这将使得电子阻挡层500中的C、O元素杂质增多，电子阻挡层500晶体质量变差，进而影响发光二极管外延片的光学性能以及电学性能。

在通入三甲基铝的流量随着AlGaN层501的层数增加逐渐变化时，氨气的流量随着AlGaN层501的层数增加逐渐变化，三甲基铝的流量的变化趋势与氨气的流量变化趋势相反，以控制反应的速率，减少电子阻挡层500中的C、O杂质减少。

其中，当三甲基铝的流量逐渐增加时，控制氨气的流量减少，控制薄膜生长的进程，以使薄膜生长速率保持在较佳的区间内，减少C、O的非必要引入，提高电子阻挡层500的晶格质量，提升发光二极管光的发光效率，避免三甲基与氨气反应过快，反应激烈，将会产生较多的副产物以及电子阻挡层500表面的C、O杂质来不及扩散脱离，导致电子阻挡层500的C、O杂质增多，影响电子阻挡层500的晶体质量，进而影响发光二极管外延片的光学性能以及电学性能。当三甲基铝的流量减少时，控制氨气的流量增加，三甲基铝的反应速率变慢，需要增加氨气的流量以提高电子阻挡层500的生长铝速率，控制薄膜生长的进程，以使薄膜生长速率保持在较佳的区间内，以使薄膜具有良好的均匀性和致密性，从而提高电子阻挡层500的晶体质量。

需要说明的是，三甲基铝的流量函数为：y_TMAl＝A+Bn，氨气的流量函数为：

其中，A、B、C、D均为常数，A>0,C>0,B×D<0。通入三甲基铝的流量逐渐增加或减少，通入氨气的流量就会逐渐减少或增加。其中，三甲基铝的流量范围为20-500sccm，所述氨气的流量范围为10-300L/min。

其中，随着通入氨气的流量的逐渐变化，通入氮气的流量也在逐渐变化，氨气的流量的变化趋势与氮气的流量变化趋势相反，所述氮气的流量函数为：

其中，E为常数，E>0，氮气的流量范围为50-500L/min，以保证电子阻挡层500中，氮气、氨气以及氢气的总气量保持不变，由于氮气、氨气以及氢气为电子阻挡层500反应中气体量最多的三种气体，当三种气体中的其中一种气体流量变化太多，将会影响整个电子阻挡层500的生长气氛，例如压强、气体浓度，会导致更多的副产物的产生，因此，随着通入氨气的流量的逐渐增多或减少，通入氮气的流量也需要相应的减少或增加。

在电子阻挡层上设有P型半导体层，该P型半导体层为厚度为40-200nm的P型掺杂GaN层，P型掺杂GaN层的掺杂剂为镁，掺杂浓度为1×10¹⁹cm^-3-1×10²¹cm^-3。P型半导体层拥有多余的空穴，其提供空穴给发光层，以实现电子与空穴在发光层的多量子阱中的辐射复合发光。

相比于现有技术，本实施例提供的一种发光二极管外延片，有益效果在于：通过本发明提供的发光二极管外延片，电子阻挡层为n层AlGaN层，三甲基铝和氨气的流量随着AlGaN层的层数增加逐渐变化，三甲基铝的流量的变化趋势与氨气的流量变化趋势相反，通过控制三甲基铝的流量变化，以减少电子溢流以及增加空穴的传输速率，提高电子阻挡层的质量，再通过控制氨气的流量变化趋势与三甲基铝的流量变化趋势相反，以控制电子阻挡层的生长进程，以使薄膜生长速率保持在较佳的区间内，减少C、O的非必要引入，提高电子阻挡层的晶格质量，提升发光二极管光的发光效率，避免三甲基与氨气反应过快，反应激烈，将会产生较多的副产物以及电子阻挡层表面的C、O杂质来不及扩散脱离，导致电子阻挡层的C、O杂质增多，影响电子阻挡层的晶体质量，进而影响发光二极管外延片的光学性能以及电学性能，从而解决了普遍存在电子阻挡层会引入大量的C、O等杂质，影响电子阻挡层的晶体质量的技术问题。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体与详细，但并不能因此而理解为对本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，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形与改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述发光二极管外延片包括电子阻挡层，所述发光二极管外延片的制备方法包括：

分别以氨气、三甲基铝以及三甲基镓为源料，以氢气和氮气为载气，依次生长n层AlGaN层，以制备所述发光二极管外延片的电子阻挡层；

其中，通入所述三甲基铝的流量和所述氨气的流量随着所述AlGaN层的层数增加逐渐变化，所述三甲基铝的流量的变化趋势与所述氨气的流量变化趋势相反。

2.根据权利要求1所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，在生长所述电子阻挡层之前，所述发光二极管外延片的制备方法还包括：

提供一用于外延生长的衬底；

在所述衬底之上依次外延生长缓冲层、N型半导体层、发光层，所述电子阻挡层生长在所述发光层之上；

在生长所述电子阻挡层之后，所述发光二极管外延片的制备方法还包括：

在所述电子阻挡层之上生长P型半导体层。

3.根据权利要求1所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述AlGaN层的层数n为2-50。

4.根据权利要求1所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述三甲基铝的流量函数为：y_TMAl＝A+Bn，所述氨气的流量函数为：

其中，A、B、C、D均为常数，A>0,C>0,B×D<0。

5.根据权利要求4所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述三甲基铝的流量范围为20-500sccm，所述氨气的流量范围为10-300L/min。

6.根据权利要求1所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：

随着通入所述氨气的流量的逐渐变化，通入所述氮气的流量也在逐渐变化，所述氨气的流量的变化趋势与氮气的流量变化趋势相反，所述氮气的流量函数为：

其中，E为常数，E>0。

7.根据权利要求6所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述氮气的流量范围为50-500L/min。

8.根据权利要求1所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述电子阻挡的厚度为60-160nm，生长温度为900-1200℃，生长压力为100-300Torr。

9.一种发光二极管外延片，采用权利要求1-8任一项所述的发光二极管外延片的制备方法进行制备，其特征在于，所述发光二极管外延片包括电子阻挡层，所述电子阻挡层为n层AlGaN层；

其中，用于生长n层AlGaN层的三甲基铝和氨气的流量随着所述AlGaN层的层数增加逐渐变化，所述三甲基铝的流量的变化趋势与所述氨气的流量变化趋势相反。

10.根据权利要求9所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述发光二极管外延片还包括衬底、缓冲层、N型半导体层、发光层、P型半导体层；

其中，所述缓冲层、所述N型半导体层、所述发光层、所述电子阻挡层和所述P型半导体层依次层叠于所述衬底之上。

Images