一种发光二极管外延片的生长方法及发光二极管外延片.pdf

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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410660155.8 (22)申请日 2014.11.18 H01L 33/00(2010.01) H01L 33/12(2010.01) (71)申请人 华灿光电 ( 苏州） 有限公司 地址 215600 江苏省苏州市张家港市经济开 发区晨丰公路 (72)发明人 从颖 姚振 韩杰 胡加辉 魏世祯 (74)专利代理机构 北京三高永信知识产权代理 有限责任公司 11138 代理人 徐立 (54) 发明名称 一种发光二极管外延片的生长方法及发光二 极管外延片 (57) 摘要 本发明公开了一种发光二极管外延片的生长 方法， 属于半导体技。

2、术领域， 包括 ： 提供一衬底 ； 依次在衬底上生长低温缓冲层、 高温缓冲层、 N 型 层、 有源层以及电子阻挡层 ； 生长由不掺杂的本 征GaN层、 掺杂的GaN粗化层和凹形掺杂GaN层组 成的 P 型层， 凹形掺杂 GaN 层的生长温度高于本 征 GaN 层， 本征 GaN 层的生长温度高于 GaN 粗化 层， GaN粗化层使用第一浓度Mg进行掺杂， 凹形掺 杂 GaN 层先采用第二浓度 Mg 进行掺杂， 再采用第 三浓度 Mg 进行掺杂， 最后采用第一浓度 Mg 进行 掺杂， 第一浓度 第二浓度 第三浓度 ； 活化 P 型 层。 凹形掺杂GaN层高温生长使得空穴浓度增加， 既能保证 Mg。

3、 掺杂的效率， 又不会增加对 InGaN 有 源层的破坏。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书7页 附图1页 (10)申请公布号 CN 104465898 A (43)申请公布日 2015.03.25 CN 104465898 A 1/1 页 2 1. 一种发光二极管外延片的生长方法， 其特征在于， 所述方法包括 ： 提供一衬底 ； 依次在所述衬底上生长低温缓冲层、 高温缓冲层、 N 型层、 有源层以及电子阻挡层 ； 在所述电子阻挡层上依次生长由不掺杂的本征 GaN 层、 掺杂的 GaN 粗化层和凹形掺杂 GaN 层组成的。

4、 P 型层， 其中， 所述凹形掺杂 GaN 层的生长温度高于所述本征 GaN 层， 所述本征 GaN 层的生长温 度高于所述 GaN 粗化层， 所述 GaN 粗化层使用第一浓度的 Mg 进行掺杂， 所述凹形掺杂 GaN 层先采用第二浓度的 Mg 进行掺杂， 再采用第三浓度的 Mg 进行掺杂， 最后采用第一浓度的 Mg 进行掺杂， 所述第一 浓度 所述第二浓度 所述第三浓度 ； 活化部分所述 P 型层以形成活化 P 型接触层。 2. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述本征 GaN 层的生长温度为 900-940， 所述凹形掺杂GaN层的生长温度为940-970， 所述本征GaN层。

5、和所述凹形掺杂 GaN 层的生长压力均为 200torr。 3. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述 GaN 粗化层的生长温度为 890-920， 生长压力为 300-500torr。 4. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述本征 GaN 层的厚度为 10-16nm， 所述 GaN 粗化层的厚度为 20-30nm， 所述凹形掺杂 GaN 层的厚度为 40-80nm。 5. 根据权利要求 4 所述的方法， 其特征在于， 所述 P 型层的厚度为 70-140nm。 6. 一种发光二极管外延片， 其特征在于， 所述外延片包括衬底以及依次层叠在所述衬 底上的低温缓冲层、。

6、 高温缓冲层、 N 型层、 有源层、 电子阻挡层、 P 型层和活化 P 型接触层， 其 特征在于， 所述P型层由不掺杂的本征GaN层、 掺杂的GaN粗化层、 凹形掺杂GaN层依次层叠而成， 所述凹形掺杂 GaN 层的生长温度高于所述本征 GaN 层， 所述本征 GaN 层的生长温度高于所 述 GaN 粗化层， 所述 GaN 粗化层使用第一浓度的 Mg 进行掺杂， 所述凹形掺杂 GaN 层先采用第二浓度的 Mg 进行掺杂， 再采用第三浓度的 Mg 进行掺杂， 最后采用第一浓度的 Mg 进行掺杂， 所述第一 浓度 所述第二浓度 所述第三浓度。 7. 根据权利要求 6 所述的方法， 其特征在于， 所。

7、述本征 GaN 层的生长温度为 900-940， 所述凹形掺杂GaN层的生长温度为940-970， 所述本征GaN层和所述凹形掺杂 GaN 层的生长压力均为 200torr。 8. 根据权利要求 6 所述的方法， 其特征在于， 所述 GaN 粗化层的生长温度为 890-920， 生长压力为 300-500torr。 9. 根据权利要求 6 所述的方法， 其特征在于， 所述本征 GaN 层的厚度为 10-16nm， 所述 GaN 粗化层的厚度为 20-30nm， 所述凹形掺杂 GaN 层的厚度为 40-80nm。 10. 根据权利要求 9 所述的方法， 其特征在于， 所述 P 型层的厚度为 70。

8、-140nm。 权 利 要 求 书 CN 104465898 A 2 1/7 页 3 一种发光二极管外延片的生长方法及发光二极管外延片 技术领域 0001 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的生长方法及发光 二极管外延片。 背景技术 0002 LED(Light Emitting Diode， 发光二极管)是一种能发光的半导体电子元件， 作为 一种高效、 环保、 绿色新型的固态照明光源， LED 具有低电压、 低功耗、 体积小、 重量轻、 寿命 长、 高可靠性等优点， 正在被迅速广泛地应用， 如交通信号灯、 汽车内外灯、 城市景观照明、 手机背光源、 户外全彩显示屏等， 。

9、特别是在照明领域， 目前仍在不断地追求提高芯片发光效 率。 0003 现有 LED 的生长方法包括 ： 依次在衬底上生长低温缓冲层、 高温缓冲层、 N 型层、 有 源层、 P 型层。其中， P 型层由单一温度、 单一生长压力和单一掺杂 Mg 的 GaN 层形成， 目前大 多是通过调整 P 型层的有效的空穴浓度来提高芯片发光效率， 常用做法包括提高 P 型层生 长温度、 增加 P 型层中 Mg 的掺杂浓度。 0004 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 ： 0005 由于 P 型层中 Mg 的电离率非常低， 即使 Mg 的掺杂浓度提高了， P 型层所能提供的 有效空穴的数。

10、量也没有明显增长， 甚至会出现自补偿效应， 导致发光效率下降等反效果。 另 外， 通过提升生长温度虽然可以提高Mg的活化率， 增加P型层的有效的空穴浓度， 但同时会 增加对 InGaN 有源层的损害。因此现有的 LED 生长方法中， P 型层的生长方法对于芯片的 发光效率的提升空间不大， 不能有效地提高芯片的发光效率， 反而有使得芯片的反向击穿 电压降低、 抗静电能力下降的缺点。 发明内容 0006 为了解决现有技术的问题， 本发明实施例提供了一种发光二极管外延片的生长方 法及发光二极管外延片， 技术方案如下 ： 0007 一方面， 本发明实施例提供一种发光二极管外延片的生长方法， 所述方法包。

11、括 ： 0008 提供一衬底 ； 0009 依次在所述衬底上生长低温缓冲层、 高温缓冲层、 N 型层、 有源层以及电子阻挡 层 ； 0010 在所述电子阻挡层上依次生长由不掺杂的本征 GaN 层、 掺杂的 GaN 粗化层和凹形 掺杂 GaN 层组成的 P 型层， 0011 其中， 所述凹形掺杂 GaN 层的生长温度高于所述本征 GaN 层， 所述本征 GaN 层的生 长温度高于所述 GaN 粗化层， 0012 所述 GaN 粗化层使用第一浓度的 Mg 进行掺杂， 所述凹形掺杂 GaN 层先采用第二浓 度的 Mg 进行掺杂， 再采用第三浓度的 Mg 进行掺杂， 最后采用第一浓度的 Mg 进行掺杂。

12、， 所述 第一浓度 所述第二浓度 所述第三浓度 ； 说 明 书 CN 104465898 A 3 2/7 页 4 0013 活化部分所述 P 型层以形成活化 P 型接触层。 0014 进一步地， 所述本征 GaN 层的生长温度为 900-940， 所述凹形掺杂 GaN 层的生长 温度为 940-970， 所述本征 GaN 层和所述凹形掺杂 GaN 层的生长压力均为 200torr。 0015 进一步地， 所述 GaN 粗化层的生长温度为 890-920， 生长压力为 300-500torr。 0016 进一步地， 所述本征 GaN 层的厚度为 10-16nm， 所述 GaN 粗化层的厚度为 2。

13、0-30nm， 所述凹形掺杂 GaN 层的厚度为 40-80nm。 0017 进一步地， 所述 P 型层的厚度为 70-140nm。 0018 另一方面， 本发明实施例提供一种发光二极管外延片， 所述外延片包括衬底以及 依次层叠在所述衬底上的低温缓冲层、 高温缓冲层、 N 型层、 有源层、 电子阻挡层、 P 型层和 活化 P 型接触层， 0019 所述 P 型层由不掺杂的本征 GaN 层、 掺杂的 GaN 粗化层、 凹形掺杂 GaN 层依次层叠 而成， 所述凹形掺杂 GaN 层的生长温度高于所述本征 GaN 层， 所述本征 GaN 层的生长温度高 于所述 GaN 粗化层， 0020 所述 Ga。

14、N 粗化层使用第一浓度的 Mg 进行掺杂， 所述凹形掺杂 GaN 层先采用第二浓 度的 Mg 进行掺杂， 再采用第三浓度的 Mg 进行掺杂， 最后采用第一浓度的 Mg 进行掺杂， 所述 第一浓度 所述第二浓度 所述第三浓度。 0021 进一步地， 所述本征 GaN 层的生长温度为 900-940， 所述凹形掺杂 GaN 层的生长 温度为 940-970， 所述本征 GaN 层和所述凹形掺杂 GaN 层的生长压力均为 200torr。 0022 进一步地， 所述 GaN 粗化层的生长温度为 890-920， 生长压力为 300-500torr。 0023 进一步地， 所述本征 GaN 层的厚度为。

15、 10-16nm， 所述 GaN 粗化层的厚度为 20-30nm， 所述凹形掺杂 GaN 层的厚度为 40-80nm。 0024 进一步地， 所述 P 型层的厚度为 70-140nm。 0025 本发明实施例提供的技术方案的有益效果是 ： 0026 制造外延片的P型层时， 通过先生长低温不掺杂的本征GaN层， 低温条件生长可以 减小对 InGaN 有源层的破坏， 另外还可以有效阻挡从 MQW(Multiple Quantum Wells， 多量 子阱层 ) 向上延伸的 “V” 型缺陷， 提高了芯片的抗静电能力和反向击穿能力 ； 其次， 低温生 长掺 Mg 的 GaN 粗化层， 由于此时的低温生。

16、长是三维生长模式， 所以会在本征 GaN 层上形成 粗化层， 可以提高出光效率 ； 最后， 在粗化层上生长高温且呈凹形掺杂的 GaN 层， 由于生长 温度提高， 材料内部缺陷少， 掺入 Mg 的活化率提高， 使得空穴浓度增加， 凹形掺杂 GaN 层中 的 Mg 在掺杂时呈先高再低再高的形式， 极大地提高了电流的扩展能力和空穴的有效移动 能力， 从而明显提高了 Mg 的掺杂效率， 也就大大提高了发光效率。凹形掺杂 GaN 层的生长 温度虽高， 但由于之前已经生长了低温本征GaN层和低温粗化层， 所以凹形掺杂GaN层的高 温生长既能保证 Mg 掺杂的效率， 又不会增加对 InGaN 有源层的破坏，。

17、 也就避免了 P 型层低 温生长时 Mg 掺杂的效率低而导致工作电压升高， 高温生长时 Mg 掺杂的效率高但反向击穿 能力和抗静电能力下降的温度矛盾问题。 附图说明 0027 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 说 明 书 CN 104465898 A 4 3/7 页 5 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。 0028 图 1 是本发明实施例 1 提供的一种发光二极管外延片的生长方法流程图 ； 0029 图 2 是。

18、本发明实施例 2 提供的一种发光二极管外延片的结构图。 具体实施方式 0030 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。 0031 实施例 1 0032 参见图 1， 本发明实施例提供了一种发光二极管外延片的生长方法， 该方法包括以 下步骤 ： 0033 S1 ： 提供一衬底 ； 0034 具体地， 本实施例中， 该衬底可以是蓝宝石， 在生长外延片之前， 需要对衬底进行 预处理， 预处理操作包括 ： 将衬底置于反应室中， 在氢气气氛下， 高温处理衬底 5-6min。其 中， 反应室温度为 1000-1100， 反应室压力控制在 200-。

19、500torr。 0035 S2 ： 依次在衬底上生长低温缓冲层、 高温缓冲层、 N 型层、 有源层以及电子阻挡层 ； 0036 具体地， 本实施例中， 采用 Veeco K465i MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition， 金属有机化合物化学气相沉淀 ) 设备实现 LED 外延片的生长。其中， 采用高纯 H2或高纯 N2或高纯 H2和高纯 N2的混合气体作为载气， 高纯 NH3作为 N 源， 三甲基镓 (TMGa) 及三乙基镓 (TEGa) 作为镓源， 三甲基铟 (TMIn) 作为铟源， 硅烷 (SiH4) 作为 N 型掺杂剂， 三 甲基铝。

20、(TMAl)作为铝源， 二茂镁(CP2Mg)作为P型掺杂剂， 反应室压力控制在100-600torr。 0037 其中， 低温缓冲层等层生长在蓝宝石衬底的0001面(C面)上， 因为C面与iii-v 族沉积薄膜之间的晶格常数失配率小， 符合GaN磊晶制程中耐高温的要求， 在C面进行磊晶 的技术成熟且稳定。 0038 低温缓冲层可以为 GaN 层， 厚度为 20-40nm， 生长低温缓冲层时， 反应室温度为 530-560， 反应室压力控制在 200-500torr。 0039 高温缓冲层可以为不掺杂的 GaN 层， 厚度为 2-3.5um， 生长高温缓冲层时， 反应室 温度为 1000-110。

21、0， 反应室压力控制在 200-600torr。 0040 N 型层可以为掺 Si 的 GaN 层， 厚度为 2-3um， 生长 N 型层时， 反应室温度为 1000-1100， 反应室压力控制在 200-300torr。 0041 有源层可以包括交替生长的 InGaN 阱层和 GaN 垒层， 其中， InGaN 阱层的厚度 为 2-3nm， GaN 垒层的厚度为 8-11nm， InGaN 阱层和 GaN 垒层分别有 11-13 层， 总厚度为 130-160nm ； 生长有源层时， 反应室压力控制在 200torr， 生长 InGaN 阱层时， 反应室温度为 760-780， 生长 GaN。

22、 垒层时， 反应室温度为 860-890。 0042 电子阻挡层为掺 Al、 掺 Mg 的 AlyGa1-yN(y 0.15-0.25)， 电子阻挡层的厚度为 30-50nm， 生长电子阻挡层时， 反应室温度为 930-970， 反应室压力控制在 100torr。 0043 S3 ： 在电子阻挡层上依次生长由不掺杂的本征GaN层、 掺杂的GaN粗化层和凹形掺 杂 GaN 层组成的 P 型层， 0044 其中， 凹形掺杂 GaN 层的生长温度高于本征 GaN 层， 本征 GaN 层的生长温度高于 说 明 书 CN 104465898 A 5 4/7 页 6 GaN 粗化层， GaN 粗化层使用第。

23、一浓度的 Mg 进行掺杂， 凹形掺杂 GaN 层先采用第二浓度的 Mg 进行掺杂， 再采用第三浓度的 Mg 进行掺杂， 最后采用第一浓度的 Mg 进行掺杂， 第一浓度 第二浓度 第三浓度 ； 0045 具体地， 凹形掺杂是指掺杂的 GaN 中 Mg 的浓度呈高低高三个阶段掺杂的形式， 即两边高中间低， 且第一阶段的浓度要低于第三阶段， 这样分段掺杂能获取更好的电流 扩展能力， 增加空穴浓度。不掺杂的本征 GaN 层的生长温度可以为 900-940， 优选为 910-930 ； 掺杂的 GaN 粗化层的生长温度可以为 890-920， 优选为 900-910 ； 凹形掺杂 GaN 层的生长温度可。

24、以为 940-970， 优选为 940-960。实验表明， 若不掺杂的本征 GaN 层的生长温度低于 900， 会由于温度低造成此层材料内部缺陷增多而导致晶格质量变差， 若高于 940， 又会引起 InGaN 的分解导致有源层的缺陷增多。若掺杂的 GaN 粗化层的生 长温度低于 890， 会导致晶格质量严重变差， 高于 920则起不到粗化进而提升出光的效 果。若凹形掺杂 GaN 层的生长温度低于 940， 则会降低掺杂的 Mg 的激活效率， 高于 970 同样会破坏 InGaN 有源层。 0046 其中， GaN 粗化层的生长压力可以为 300-500torr， 优选为 350-450torr。

25、， 既完成 粗化达到提高出光的效果， 又不会引入新的缺陷， 本征 GaN 层和凹形掺杂 GaN 层则保持在 200torr。三维生长的模式在于将该层 GaN 呈三维立体状生长， 整个层面凹凸不平整， 相对 于平整度而言， 这样的生长模式就形成了粗化层， 由于高压和低温均呈三维生长模式， 所以 对GaN采用高压和低温生长就相当于进行表面粗化， 形成粗糙且不平整的GaN粗化层， 以达 到改变光子运动方向而起到提高出光的效果， GaN 粗化层的生长压力低于 300torr 时没有 三维生长的优势， 而高于 500torr 时又会引入新的缺陷 ； 本征 GaN 层用于阻挡 MQW 向上延 伸的缺陷， 。

26、凹形掺杂 GaN 层是用于提供空穴的， 所以这两层不需要改变压力， 保持经典恒压 200torr 生长即可。 0047 其中， 本征 GaN 层的厚度为 10-16nm， 优选为 12-14nm ； GaN 粗化层的厚度为 20-30nm， 优选为 20-25nm ； 凹形掺杂 GaN 层的厚度为 40-80nm， 优选为 40-70nm。实验表明， 若本征 GaN 层的厚度小于 10nm， 不能起到有效阻挡 MQW 向上延伸的缺陷， 大于 16nm 时， 由 于此层是不掺杂的， 太厚的不掺杂层会引起光衰， 导致器件寿命降低 ； GaN 粗化层的厚度小 于20nm时， 会导致粗化效果不明显， 。

27、大于30nm时又会因为生长温度低而影响整体的晶格质 量 ； 凹形掺杂GaN层的厚度小于40nm时， 会由于太薄而影响抗静电能力和反向击穿性能， 大 于 80nm 则会由于长得太厚容易吸光， 导致芯片的发光效率降低。 0048 可选地， 整个 P 型层的厚度可以为 70-140nm， 优选为 80-120nm， 既能保证本征 GaN 层、 GaN 粗化层和凹形掺杂 GaN 层发挥各自的作用， 又不会因为 P 型层太厚容易吸光而造成 发光效率降低的现象 ； 若 P 型层小于 70nm， 就体现不出本征 GaN 层、 GaN 粗化层和凹形掺杂 GaN 层的作用， 而高于 140nm 又会由于 P 型。

28、层太厚而吸光， 降低发光效率。 0049 S4 ： 活化部分 P 型层以形成活化 P 型接触层。 0050 具体地， 本实施例中， 活化处理操作可以包括 ： 在氮气气氛下， 反应室温度控制在 650-750， 持续处理 P 型层 20-30min。活化 P 型接触层主要是活化 P 型层中掺杂的 Mg， 使 Mg 活化后产生更多的空穴， 避免由于不活化而导致欧姆接触差引起芯片亮度低和电压高的 情况。 0051 本实施例中还提供了以下对比试验 ： 说 明 书 CN 104465898 A 6 5/7 页 7 0052 准备第一样品和第二样品， 其中第一样品是采用传统高温 P 型层生长方法 ( 单一。

29、 温度、 单一生长压力和单一掺杂 Mg 的 GaN 层形成 ) 得到的， 第二样品是采用本实施例提供 的发光二极管的生长方法得到的 ； 0053 分别对第一样品和第二样品在相同的工艺条件下镀 110nm 的 ITO(Indium Tin Oxides， 氧化铟锡金属氧化物 ) 层， 150nm 的 Cr/Pt/Au 电极和 50nm 的 SiO2保护层， 并分 别将处理后的第一样品和第二样品研磨切割成 609m*1219m(24mi*48mil) 的芯粒和 229m*559m(9mi*22mil) 的芯粒 ； 0054 接着在处理后的第一样品和第二样品的相同位置各自挑选 300 颗晶粒， 在相。

30、同的 工艺条件下， 封装成白光LED， 采用积分球分别在驱动电流350mA和60mA条件下测试来自于 第一样品的晶粒和来自于第二样品的晶粒的光电性能 ； 0055 结果显示， 第二样品的晶粒与第一样品的晶粒相比， 光强在 350mA 和 60mA 的驱动 电流下有明显提升， 抗静电能力明显升高， 压降VF没有升高， 反向击穿电压VR也有提升， 反 向击穿电压较高表示器件寿命更长， 因此， 本实施例提供的生长方法制备的发光二极管外 延片的性能更为优异。 0056 本发明实施例提供的一种发光二极管外延片的生长方法， 在制造外延片的 P 型层 时， 通过先生长低温不掺杂的本征 GaN 层， 低温条件。

31、生长可以减小对 InGaN 有源层的破坏， 另外还可以有效阻挡从 MQW 向上延伸的 “V” 型缺陷， 提高了芯片的抗静电能力和反向击穿 能力 ； 其次， 低温生长掺 Mg 的 GaN 粗化层， 由于此时的低温生长是三维生长模式， 所以会在 本征 GaN 层上形成粗化层， 可以提高出光效率 ； 最后， 在粗化层上生长高温且呈凹形掺杂的 GaN 层， 由于生长温度提高， 材料内部缺陷少， 掺入 Mg 的活化率提高， 使得空穴浓度增加， 凹 形掺杂GaN层中的Mg在掺杂时呈先高再低再高的形式， 极大地提高了电流的扩展能力和空 穴的有效移动能力， 从而明显提高了 Mg 的掺杂效率， 也就大大提高了发。

32、光效率。凹形掺杂 GaN 层的生长温度虽高， 但由于之前已经生长了低温本征 GaN 层和低温粗化层， 所以凹形掺 杂 GaN 层的高温生长既能保证 Mg 掺杂的效率， 又不会增加对 InGaN 有源层的破坏， 也就避 免了 P 型层低温生长时 Mg 掺杂的效率低而导致工作电压升高， 高温生长时 Mg 掺杂的效率 高但反向击穿能力和抗静电能力下降的温度矛盾问题。 0057 实施例 2 0058 参见图 2， 本发明实施例提供一种发光二极管外延片， 适用于采用如实施例 1 的方 法进行制备， 外延片包括衬底 1 以及依次层叠在衬底 1 上的低温缓冲层 2、 高温缓冲层 3、 N 型层 4、 有源层。

33、 5、 电子阻挡层 6、 P 型层 7 和活化 P 型接触层 8， P 型层 7 由不掺杂的本征 GaN 层 7a、 掺杂的 GaN 粗化层 7b、 凹形掺杂 GaN 层 7c 依次层叠而成， 凹形掺杂 GaN 层 7c 的生长 温度高于本征 GaN 层 7a， 本征 GaN 层 7a 的生长温度高于 GaN 粗化层 7b， 0059 GaN 粗化层 7b 使用第一浓度的 Mg 进行掺杂， 凹形掺杂 GaN 层 7c 先采用第二浓度 的 Mg 进行掺杂， 再采用第三浓度的 Mg 进行掺杂， 最后采用第一浓度的 Mg 进行掺杂， 其中， 第一浓度 第二浓度 第三浓度。 0060 进一步地， 本征。

34、 GaN 层 7a 的生长温度为 900-940， 凹形掺杂 GaN 层 7c 的生长温 度为 940-970， 本征 GaN 层 7a 和凹形掺杂 GaN 层 7c 的生长压力均为 200torr。 0061 进一步地， GaN 粗化层 7b 的生长温度为 890-920， 生长压力为 300-500torr。 0062 具体地， 凹形掺杂是指掺杂的 GaN 中 Mg 的浓度呈高低高三个阶段掺杂的形式， 说 明 书 CN 104465898 A 7 6/7 页 8 即两边高中间低， 且第一阶段的浓度要低于第三阶段， 这样分段掺杂能获取更好的电流扩 展能力， 增加空穴浓度。不掺杂的本征 GaN。

35、 层 7a 的生长温度可以为 900-940， 优选为 910-930 ； 掺杂的 GaN 粗化层 7b 的生长温度可以为 890-920， 优选为 900-910 ； 凹形 掺杂 GaN 层 7c 的生长温度可以为 940-970， 优选为 940-960。实验表明， 若不掺杂的本 征 GaN 层 7a 的生长温度低于 900， 会由于温度低造成此层材料内部缺陷增多而导致晶格 质量变差， 若高于 940， 又会引起 InGaN 的分解导致有源层的缺陷增多。若掺杂的 GaN 粗 化层7b的生长温度低于890， 会导致晶格质量严重变差， 高于920则起不到粗化进而提 升出光的效果。若凹形掺杂 G。

36、aN 层 7c 的生长温度低于 940， 则会降低掺杂的 Mg 的激活效 率， 高于 970同样会破坏 InGaN 有源层。 0063 其中， GaN 粗化层 7b 的生长压力可以为 300-500torr， 优选为 350-450torr， 既完 成粗化达到提高出光的效果， 又不会引入新的缺陷， 本征 GaN 层 7a 和凹形掺杂 GaN 层 7c 则 保持在200torr。 由于高压和低温均呈三维生长模式， 所以对GaN采用高压和低温生长就相 当于进行表面粗化， 形成粗糙且不平整的 GaN 粗化层 7b， 以达到改变光子运动方向而起到 提高出光的效果， GaN 粗化层 7b 的生长压力低于。

37、 300torr 时没有三维生长的优势， 而高于 500torr 时又会引入新的缺陷 ； 本征 GaN 层 7a 用于阻挡 MQW 向上延伸的缺陷， 凹形掺杂 GaN 层 7c 是用于提供空穴的， 所以这两层不需要改变压力， 保持经典恒压 200torr 生长即可。 0064 进一步地， 本征 GaN 层 7a 的厚度为 10-16nm， GaN 粗化层 7b 的厚度为 20-30nm， 凹 形掺杂 GaN 层 7c 的厚度为 40-80nm。 0065 具体地， 本征 GaN 层 7a 的厚度为 10-16nm， 优选为 12-14nm ； GaN 粗化层 7b 的厚度 为 20-30nm，。

38、 优选为 20-25nm ； 凹形掺杂 GaN 层 7c 的厚度为 40-80nm， 优选为 40-70nm。实验 表明， 若本征GaN层7a的厚度小于10nm， 不能起到有效阻挡MQW向上延伸的缺陷， 大于16nm 时， 由于此层是不掺杂的， 太厚的不掺杂层会引起光衰， 导致器件寿命降低 ； GaN 粗化层 7b 的厚度小于20nm时， 会导致粗化效果不明显， 大于30nm时又会因为生长温度低而影响整体 的晶格质量 ； 凹形掺杂GaN层7c的厚度小于40nm时， 会由于太薄而影响抗静电能力和反向 击穿性能， 大于 80nm 则会由于长得太厚容易吸光， 导致芯片的发光效率降低。 0066 进一。

39、步地， P 型层 7 的厚度为 70-140nm。 0067 可选地， 整个 P 型层的厚度可以为 70-140nm， 优选为 80-120nm， 既能保证本征 GaN 层 7a、 GaN 粗化层 7b 和凹形掺杂 GaN 层 7c 发挥各自的作用， 又不会因为 P 型层太厚容易吸 光而造成发光效率降低的现象 ； 若 P 型层小于 70nm， 就体现不出本征 GaN 层 7a、 GaN 粗化层 7b和凹形掺杂GaN层7c的作用， 而高于140nm又会由于P型层太厚而吸光， 降低发光效率。 0068 本发明实施例提供的一种发光二极管外延片， 外延片的 P 型层在制造时先生长低 温不掺杂的本征Ga。

40、N层， 低温条件生长可以减小对InGaN有源层的破坏， 另外还可以有效阻 挡从 MQW 向上延伸的 “V” 型缺陷， 提高了芯片的抗静电能力和反向击穿能力 ； 其次， 低温生 长掺 Mg 的 GaN 粗化层， 由于此时的低温生长是三维生长模式， 所以会在本征 GaN 层上形成 粗化层， 可以提高出光效率 ； 最后， 在粗化层上生长高温且呈凹形掺杂的 GaN 层， 由于生长 温度提高， 材料内部缺陷少， 掺入 Mg 的活化率提高， 使得空穴浓度增加， 凹形掺杂 GaN 层中 的 Mg 在掺杂时呈先高再低再高的形式， 极大地提高了电流的扩展能力和空穴的有效移动 能力， 从而明显提高了 Mg 的掺杂。

41、效率， 也就大大提高了发光效率。凹形掺杂 GaN 层的生长 温度虽高， 但由于之前已经生长了低温本征GaN层和低温粗化层， 所以凹形掺杂GaN层的高 说 明 书 CN 104465898 A 8 7/7 页 9 温生长既能保证 Mg 掺杂的效率， 又不会增加对 InGaN 有源层的破坏， 也就避免了 P 型层低 温生长时 Mg 掺杂的效率低而导致工作电压升高， 高温生长时 Mg 掺杂的效率高但反向击穿 能力和抗静电能力下降的温度矛盾问题。 0069 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。 说 明 书 CN 104465898 A 9 1/1 页 10 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 104465898 A 10 。