Led外延片、其制作方法及包含其的led芯片的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种LED外延片、其制作方法及包括其的LED芯片。该外延片包括：由衬底表面向外依次设置的未掺杂GaN层、N型GaN层、有源层以及P型GaN层，有源层包括一组或多组量子阱层，各量子阱层包括沿远离衬底的方向依次设置的InGaN势阱层、GaN势垒层和MgN势垒层。该方法包括以下步骤：由衬底表面向外依次形成未掺杂GaN层、N型GaN层、有源层以及P型GaN层，形成有源层的步骤包括依次形成一组或多组量子阱层，形成各量子阱层的步骤包括：由N型GaN层表面向外的方向，依次形成InGaN势阱层、GaN势垒层和MgN势垒层。采用本发明提供的LED外延片的制作方法所得到LED的亮度和内量子效率得到提升。
【专利说明】LED外延片、其制作方法及包含其的LED芯片
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体照明【技术领域】，具体而言，涉及一种LED外延片、其制作方法及包含其的LED芯片。
【背景技术】
[0002]GaN基材料(包括GaN、AlGaN, InGaN, MgGaN, SiGaN)属于直接带隙半导体，并且其带隙从1.8?6.2V连续可调，是生产高亮度蓝光、绿光和白光LED的最常用材料，广泛应用于背光源、大尺寸屏幕显示、标示标牌指示、信号灯及照明等领域。
[0003]GaN基LED芯片的制作方法通常为:采用MOCVD(金属有机化合物气相沉积)在衬底上外延生长一层GaN缓冲层；然后再生长非掺杂的GaN，目的是提高后续外延晶体的质量，在此基础上再依次生长N型GaN、有源层和P型GaN形成LED外延片，如图1所示。
[0004]图1是现有的GaN基LED芯片的结构示意图，该芯片包括:设置在衬底1(V上的未掺杂GaN层20'，包括GaN缓冲层21'和GaN层23';设置在未掺杂GaN层20'上的N型GaN层30'，包括掺杂Al和Si的N型GaN层31'和掺杂Si的N型GaN层33丨;设置在N型GaN层30'上的有源层40'，且有源层具有一组或多组量子阱层，每组量子阱层由InGaN势阱层41'和GaN势垒层43'组成；设置在有源层40'上的P型GaN层50'，包括掺杂Al和Mg的P型GaN层51'、掺杂Mg的P型GaN层53'以及P型GaN接触层55'。
[0005]目前，在生长有源区的过程中，InGaN势阱层的结晶质量较差，导致有源区中存在很多晶格缺陷，比如数量约为IO9CnT2的位错。这些晶格缺陷会产生杂质电离、激发散射和晶格散射等问题，进而导致有源区中的非辐射复合中心增加，降低LED的内量子效率以及发光效率。
【发明内容】
[0006]本发明旨在提供一种LED外延片、其制作方法及包括其的LED芯片，以解决现有LED器件存在的有源层结晶质量差、晶格缺陷多的技术问题。
[0007]本发明一方面提供了一种LED外延片。该外延片包括:由衬底表面向外依次设置的未掺杂GaN层、N型GaN层、有源层以及P型GaN层，其中有源层包括一组或多组量子阱层，各量子阱层包括沿远离所述衬底10的方向依次设置的InGaN势阱层41、GaN势垒层43和MgN势垒层45。
[0008]进一步地，在上述LED外延片中，在有源层中包括10?13组量子阱层。
[0009]进一步地，在上述LED外延片中，各组量子阱层中MgN势垒层的厚度为0.3?
1.0nm0
[0010]进一步地，在上述LED外延片中，InGaN势阱层的厚度为2.5?3.5nm，GaN势垒层的厚度为10?13nm,优选的，InGaN势讲层中In的掺杂浓度为2E+20?5E+20atom/cm3。
[0011]本发明的另一方面在于提供了一种LED外延片的制作方法。该制作方法包括以下步骤:包括由衬底表面向外依次形成未掺杂GaN层、N型GaN层、有源层以及P型GaN层，其中形成有源层的步骤包括依次形成一组或多组量子阱层，形成各组量子阱层的步骤包括:由N型GaN层表面向外的方向，依次形成InGaN势阱层、GaN势垒层和MgN势垒层。
[0012]进一步地，在上述LED外延片的制作方法中，形成有源层的步骤中依次形成10?13组量子阱层。
[0013]进一步地，在上述LED外延片的制作方法中，形成MgN势垒层的步骤包括:在与生长GaN势垒层相同的温度和压力的氮气气氛下，或氢气和氮气的混合气氛下，通入镁源生长形成厚度为0.3?1.0nm的MgN势鱼层。
[0014]进一步地，在上述LED外延片的制作方法中，形成InGaN势阱层和GaN势垒层的步骤包括:在温度为730?760°C，压力为150?300torr的氮气气氛下，或氢气和氮气的混合气氛下，通入镓源和铟源生长形成厚度为2.5?3.5nm, In的掺杂浓度为2E+20?5E+20atom/cm3的InGaN势阱层；停止通入铟源，升温至840?890°C，保持压力不变，生长形成厚度为10?13nm的GaN势鱼层。
[0015]进一步地，在上述LED外延片的制作方法中，在生长InGaN势阱层的步骤中，以三乙基镓或三甲基镓作为镓源，三甲基铟作为铟源；在生长GaN势垒层的步骤中，以三乙基镓或三甲基镓作为镓源；在生长MgN势垒层的步骤中，以二茂镁作为镁源。
[0016]本发明的又一方面在于提供了一种LED芯片。该芯片包括衬底、设置在衬底上的外延片，以及设置在外延片上的P电极和N电极，其中外延片为本发明提供的外延片。
[0017]应用本发明的技术方案，在有源区的GaN势垒层上形成MgN势垒层，该MgN势垒层可以改善有源层的界面态和粗糙度，降低有源层中的晶格位错和缺陷，提高有源层的结晶质量，进而有效减少了有源层中的非辐射复合中心，提高了 LED器件的内量子效率。在结晶质量得到有效提高的条件下，InGaN势阱层更有利于In凝聚形成In量子点，In量子点能够捕获载流子并进行辐射复合发光，也就是增加了辐射复合中心，从而提高了器件的内量子效率，并最终提高器件的发光效率。同时，该MgN势垒层在量子阱中形成循环的小型PN结，可提闻空穴在量子讲中的续航能力，从而大幅度提闻空穴在量子讲中的浓度，有效提闻辐射复合效率，进一步提高了 LED器件的内量子效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0019]图1示出了现有LED外延片的结构示意图；
[0020]图2示出了本发明实施例提供的LED外延片的结构示意图；
[0021]图3示出了本发明实施例提供的LED外延片的制作方法的流程示意图；
[0022]图4示出了在本发明实施例提供的LED外延片的制作过程中，由衬底表面向外依次形成GaN层和N型GaN层后基体的剖面结构示意图；
[0023]图5示出了在图4中N型GaN层上形成有源层后基体的剖面结构示意图；以及
[0024]图6示出了在图5中有源层上形成P型GaN层后基体的剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]下面，将参照附图更详细地描述根据本发明的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0026]在本发明中术语“ InGaN”是指掺杂In后形成的GaN层；术语P型GaN层是指掺杂Mg或掺杂Al或同时掺杂Mg和Al后形成的GaN层；术语N型GaN层是指掺杂Si后形成的GaN层；术语AlGaN层是指同时掺杂Al和Si的GaN层。
[0027]由【背景技术】可知，现有LED器件存在的有源层结晶质量差、晶格缺陷多的技术问题，本发明的发明人对上述问题进行研究，提出了一种LED外延片。如图2所示，该外延片包括由衬底10表面向外依次设置的未掺杂GaN层20、N型GaN层30、有源层40以及P型GaN层50，其中有源层40包括一组或多组量子阱层，各量子阱层包括沿远离衬底10的方向依次设置的InGaN势阱层41、GaN势垒层43和MgN势垒层45。
[0028]本发明所保护的上述LED外延片中有源层40可以是一层，也可以是根据需要重复设置的多层。在本发明的一种优选的实施方式中，该有源层40中包括10?13组量子阱层。
[0029]在本发明所提供的LED外延片中，在有源层40的GaN势垒层43上形成了 MgN势垒层45。该MgN势垒层45可以改善有源层40的界面态和粗糙度，降低有源层40中的晶格缺陷，提高有源层40的结晶质量，有效减少非辐射复合中心，从而提高LED器件的内量子效率。在结晶质量得到有效提高的条件下，InGaN势阱层更有利于In凝聚形成In量子点，In量子点能够捕获载流子并进行辐射复合发光，也就是增加了辐射复合中心，从而提高了器件的内量子效率，并最终提高器件的发光效率。同时，该MgN势垒层在量子阱中形成循环的小型PN结，可提高空穴在量子阱中的续航能力，从而大幅度提高空穴在量子阱中的浓度，有效提高辐射复合效率，进一步提高了 LED器件的内量子效率和发光效率。
[0030]在本发明所提供的LED外延片中，各组量子阱层中MgN势垒层45厚度可以是任意的，但优选该MgN势垒层45的厚度为0.3?1.0nm。该MgN势垒层45不易过厚，不然会使外延片表面粗化，不利于后段工艺。如果Mg在量子阱中含量过多，会导致MgGaN的能级出现，产生过多的无效辐射复合中心；同时会影响结晶质量，致使电性不好。
[0031]在本发明所提供的LED外延片中，GaN势垒层43和InGaN势阱层41的厚度可以参照现有技术对其的要求进行设定，更为优选地，GaN势垒层43的厚度为10?13nm，InGaN势阱层41的厚度为2.5?3.5nm。更优选地，在上述InGaN势阱层41，In的掺杂浓度为2E+20?3E+20atom/cm3。InGaN势阱层41的厚度控制在2.5?3.5nm,以保证器件因极化电场作用而致使能带弯曲在可接受范围内，有效控制波长半波宽和蓝移。
[0032]同时，本发明还提供了一种LED外延片的制作方法。图3示出了本发明提供的LED外延片的制作方法的流程示意图。如图3所示，这种LED外延片的制作方法包括由衬底10表面向外依次形成未掺杂GaN层20、N型GaN层30、有源层40以及P型GaN层50，其中形成有源层40的步骤包括:依次形成一组或多组量子阱层，形成各量子势垒层的步骤包括:由N型GaN层30表面向外的方向，依次形成InGaN势阱层41、GaN势垒层43和MgN势垒层45。
[0033]图4至6示出了本发明提供的LED外延片的制作方法中经过每一步骤后的剖面结构示意图。为了进一步说明本发明所提供的LED外延片的制作方法，下面将结合图4至6进一步阐述该制作方法。
[0034]首先，由衬底10表面向外依次形成未掺杂GaN层20和N型GaN层30。在本发明的一种优选实施方式中，未掺杂GaN层20包括GaN缓冲层21和GaN层23，N型GaN层30包括掺杂Al和Si的N型GaN层31和掺杂Si的N型GaN层33。此时，所形成的基体具有如图4中所示出的结构。此时，由衬底10表面向外依次形成未掺杂GaN层20和N型GaN层30包括以下步骤:
[0035]从室温升温至1000?1100°C，在反应室压力为400?600mbar的氢气气氛下处理衬底105?10分钟。
[0036]降温至530?580°C，在反应室压力为450?550torr的氢气和氮气混合气氛下，对衬底10进行氮化处理，处理时间为2?6分钟；然后通入镓源，在衬底10上生长厚度为30?40nm的GaN缓冲层21。优选地，镓源包括但不限于三乙基镓或三甲基镓，氢气和氮气混合气氛中氢气的体积分数为10%?20%。
[0037]升温至1050?1250°C，在压力为100?250torr的氢气、氮气混合气氛下，持续通入镓源生长厚度为2.5?3.5um的未掺杂GaN层23。
[0038]在温度为900?1100°C，反应室压力为50?200torr的氮气气氛或氢气和氮气混合气氛下，持续通入镓源、并相应通入铝源和硅源，生长厚度为40?60nm的N型AlGaN层31，其中Al的掺杂浓度为1E+20?4E+20atom/cm3，Si的掺杂浓度为5E+17?9E+17atom/cm3。优选地，铝源优选包括但不限于三甲基铝，硅源优选包括但不限于硅烷。
[0039]在温度为1050?1250°C，反应室压力为100?250torr的氢气和氮气混合气氛下，持续通入镓源和和硅源，停止通入铝源，生长厚度为3.0?3.5um的N型GaN层33，其中Si的惨杂浓度为4E+18?8E+18atom/cm3。
[0040]在完成由衬底10表面向外依次形成未掺杂GaN层20和N型GaN层30的步骤之后，在N型GaN层30上形成有源层40，其中形成有源层40的步骤包括依次形成一组或多组量子阱层，其中形成各量子势垒层的步骤包括由N型GaN层30表面向外的方向，依次形成InGaN势阱层41、GaN势垒层43和MgN势垒层45。此时，所形成的基体具有如图5中所示出的结构。
[0041]在本发明的一种优选实施方式中，在形成有源层40的步骤中依次形成I层、5层、10层、11层、12层、13层或15层量子阱层，其中优选形成10?13组量子阱层，形成每组量子阱层中InGaN势阱层41、GaN势垒层43和MgN势垒层45的步骤包括:
[0042](I)在温度为730?760°C，压力为150?300torr的氮气，或氢气和氮气的混合气氛下，通入镓源和铟源生长厚度为2.5?3.5nm, In的掺杂浓度为2E+20?5E+20atom/cm3的InGaN势讲层41,其中，氢气和氮气混合气氛中氢气的体积分数为10%?20%,镓源优选包括但不限于三乙基镓或三甲基镓，铟源优选包括但不限于三甲基铟。
[0043](2)在步骤(I)的基础上停止通入铟源，持续通入镓源，升温至840?890°C，保持压力不变，生长厚度为10?13nm的GaN势垒层43 ;其中，镓源的原料以及通入方式与步骤Cl)中相同。
[0044](3)在步骤(2)的基础上停止通入镓源，保持温度和压力不变，通入镁源生长厚度为0.3?1.0nm的MgN势垒层45。其中，镁源优选包括但不限于二茂镁生长。
[0045]在该步骤中，通过采用相同的温度和压力生长MgN势垒层45和GaN势垒层43，能够得到结晶质量较好的MgN薄层，相反生长条件的频繁改变会对GaN的结晶产生不利影响。
[0046]在完成在N型GaN层30上形成有源层40的步骤之后，在有源层40上形成P型GaN层50。该P型GaN层50可以根据后续使用要求依据现有技术进行合理调整，在本发明的一种优选实施方式中，P型GaN层50包括掺杂Al和Mg的P型AlGaN层51、掺杂Mg的P型GaN层53以及P型GaN接触层55。此时，所形成的基体具有如图6中所示出的结构。在一种优选方案中，在有源层40上形成P型GaN层50包括以下步骤:
[0047]升温至850?1050°C，在反应室压力为50?200torr的氮气气氛，或氢气和氮气混合气氛下，通入镓源、招源和镁源，生长厚度为30?60nm的p型AlGaN层51,其中Al的惨杂浓度为1E+20?4E+20atom/cm3, Mg惨杂浓度为9E+18?2E+19atom/cm3。优选地,嫁源包括但不限于三乙基镓或三甲基镓，铝源包括但不限于三甲基铝，镁源包括但不限于二茂镁。
[0048]在温度为850?1000°C，反应室压力为100?250torr的氢气和氮气混合气氛下，通入镓源和镁源生长厚度为70?IOOnm的P型GaN层53，其中Mg的掺杂浓度为5E+19?2E+20atom/cm3。优选地，镓源包括但不限于三乙基镓或三甲基镓，镁源包括但不限于二茂镁。
[0049]保持温度、气氛和压力不变，通入镓源和镁源，生长厚度为2?4nm的P型GaN型接触层55，其中Mg的掺杂浓度为4E+20?9E+20atom/cm3。优选地，镓源包括但不限于三乙基镓或三甲基镓，镁源包括但不限于二茂镁。
[0050]降温至670?730°C，在压力为50?200torr的氮气气氛下，保温5?20min ;然后，随炉冷却至室温，即得到LED外延片。
[0051]上述生长工艺可以包括但不限于采用化学气相沉积、溅射、热沉积，上述工艺为本领域常见的技术手段，在此不再赘述。
[0052]本发明还提供了一种LED芯片，包括衬底10、设置在衬底10上的外延片，以及设置在外延片上的P电极和N电极。其中，外延片为本发明提供的外延片。
[0053]以下将以具体实施例进一步说明本发明所提供的LED的制作方法。
[0054]实施例1
[0055]本实施例提供了一种LED外延片的制作方法，包括以下步骤:
[0056]首先，由衬底表面向外依次形成GaN缓冲层、GaN层、N型AlGaN和掺杂Si的N型GaN，包括以下步骤:
[0057]从室温升温至1100°C，在反应室压力为500mbar的氢气气氛下处理衬底10分钟；
[0058]降温至580°C,在反应室压力为500torr的氢气和氮气的混合气氛下,对衬底进行氮化处理，处理时间为5分钟，其中混合气氛中氢气的体积分数为10% ;然后通入三乙基镓或三甲基镓，在衬底上生长厚度为540nm的GaN缓冲层；
[0059]升温至1200°C，在压力为200torr的氢气和氮气的混合气氛下，通入三甲基镓生长厚度为3um的非掺杂GaN层；
[0060]在温度为1000°C，反应室压力为200torr的氢气和氮气的混合气氛下，通入三甲基镓、三甲基铝和硅烷，生长厚度为50nm，Al的掺杂浓度为4E+20atom/cm3，Si的掺杂浓度6E+17为atom/cm3的N型AlGaN层，其中混合气氛中氢气的体积分数为10% ；
[0061]在温度为1200°C，反应室压力为200torr的氢气和氮气的混合气氛下，通入三甲基镓，以及硅烷，生长厚度为3.0um7Si的掺杂浓度为6E+18atom/cm3的N型GaN层，其中混合气氛中氢气的体积分数为10%。
[0062]然后，在N型GaN层上依次形成11组量子阱层，形成每组量子阱层包括以下步骤:
[0063]在温度为750°C，压力为200torr的氢气和氮气的混合气氛下，通入三甲基镓和三甲基铟生长厚度为3nm，In的掺杂浓度为2E+20atom/cm3的InGaN势阱层，其中混合气氛中氢气的体积分数为10% ；
[0064]停止通入三甲基铟，升温至860°C，保持压力不变，生长厚度为Ilnm的GaN势垒层；停止通入三甲基镓，保持温度和压力不变，通入二茂镁生长厚度为0.7nm的MgN势垒层。
[0065]最后，在有源层上形成P型AlGaN层、掺杂Mg的P型GaN层以及P型GaN接触层，包括以下步骤:
[0066]升温至1000°C，在反应室压力为150torr的氢气和氮气的混合气氛下，通入三甲基镓、三甲基铝和二茂镁，生长厚度为50nm的P型AlGaN层，其中Al的掺杂浓度为2E+20atom/cm3, Mg掺杂浓度为2E+19atom/cm3,其中混合气氛中氢气的体积分数为10%。
[0067]在温度为900°C，反应室压力为200torr的氢气和氮气的混合气氛下，通入三甲基镓和二茂镁，生长厚度为80nm，Mg掺杂浓度为8E+19atom/cm3的P型GaN层，其中混合气氛中氢气的体积分数为10%。
[0068]保持温度、压力不变，通入三甲基镓和二茂镁，生长厚度为3nm的p型GaN型接触层，其中Mg掺杂浓度为5E+20atom/cm3。
[0069]降温至700°C,在压力为150torr的氮气气氛下,保温15min ;然后，随炉冷却至室温，即得到LED外延片。
[0070]实施例2
[0071]本实施例提供了一种LED外延片的制作方法,其中由衬底表面向外依次形成GaN缓冲层21、GaN层23、N型AlGaN和掺杂Si的N型GaN的步骤，以及在有源层上形成P型AlGaN层、掺杂Mg的P型GaN层以及P型GaN接触层的步骤与实施例1相同。
[0072]在本实施例中，在N型GaN层上形成有源层的步骤:依次形成10组量子阱层，形成每组量子阱层包括以下步骤:
[0073]在温度为730°C，压力为300torr的氮气气氛下，通入三甲基镓，以及三甲基铟生长厚度为2.5nm, In的掺杂浓度为3E+20atom/cm3的InGaN势讲层；
[0074]停止通入三甲基铟，升温至840°C，保持压力不变，生长厚度为13nm的GaN势垒层；停止通入三甲基镓，保持温度和压力不变，通入二茂镁生长厚度为0.3nm的MgN势垒层。
[0075]实施例3
[0076]本实施例提供了一种LED外延片的制作方法,其中由衬底表面向外依次形成GaN缓冲层、GaN层、N型AlGaN和掺杂Si的N型GaN的步骤，以及在有源层上形成P型AlGaN层、掺杂Mg的P型GaN层以及P型GaN接触层的步骤与实施例1相同。
[0077]在本实施例中，在N型GaN层上形成有源层的步骤:依次形成13组量子阱层，形成每组量子阱层包括以下步骤:
[0078]在温度为760°C，压力为150torr的氢气和氮气的混合气氛下，通入三乙基镓和三甲基铟生长厚度为3.5nm, In的掺杂浓度为5E+20atom/cm3的InGaN势阱层，其中混合气氛中氢气的体积分数为15% ；[0079]停止通入三甲基铟，升温至890°C，保持压力不变，生长厚度为IOnm的GaN势垒层；停止通入三乙基镓或三甲基镓，保持温度和压力不变，通入二茂镁生长厚度为1.0nm的MgN
势垒层。
[0080]实施例4
[0081]本实施例提供了一种LED外延片的制作方法,其中由衬底表面向外依次形成GaN缓冲层、GaN层、N型AlGaN和掺杂Si的N型GaN的步骤，以及在有源层上形成P型AlGaN层、掺杂Mg的P型GaN层以及P型GaN接触层的步骤与实施例1相同。
[0082]在本实施例中，在N型GaN层上形成有源层的步骤:依次形成15组量子阱层，形成每组量子阱层包括以下步骤:
[0083]在温度为720°C，压力为320torr的氢气和氮气的混合气氛下，通入三甲基镓和三甲基铟生长厚度为4nm，In的掺杂浓度为5.2E+20atom/cm3的InGaN势阱层，其中混合气氛中氢气的体积分数为20% ；
[0084]停止通入三甲基铟，升温至900°C，保持压力不变，生长厚度为15nm的GaN势垒层；停止通入三甲基镓，保持温度和压力不变，通入二茂镁生长厚度为1.5nm的MgN势垒层。
[0085]对比例I
[0086]本对比例提供了一种现有LED外延片的制作方法，其中由衬底表面向外依次形成GaN缓冲层、GaN层、N型AlGaN和掺杂Si的N型GaN的步骤，以及在有源层上形成P型AlGaN层、掺杂Mg的P型G aN层以及P型GaN接触层的步骤与实施例1相同。
[0087]在本实施例中，在N型GaN层上形成有源层的步骤:依次形成11组量子阱层，形成每组量子阱层包括以下步骤:
[0088]在温度为750°C，压力为200torr的氮气气氛下，通入三甲基镓和三甲基铟生长厚度为3nm, In的掺杂浓度为2E+20atom/cm3的InGaN势讲层；
[0089]停止通入三甲基铟，升温至860°C，保持压力不变，生长厚度为Ilnm的GaN势垒层。
[0090]测试:
[0091]将实施例1至4和对比例I所制得LED的5个样品，在相同的前工艺条件下镀ITO层IOOnm,相同的条件下镀Cr/Pt/Au电极70nm,相同的条件下镀保护层Si02约30nm,然后在相同的条件下将样品研磨切割成762μπι*762μπι(30π?*30π?1)的芯片颗粒，然后在实施例I至4和对比例I样品的相同位置各自挑选150颗晶粒，在相同的封装工艺下，封装成白光LED。然后采用积分球在驱动电流350mA条件下测试其亮度，并统计得出平均亮度，测试结果请见表1 ;测量实施例1至4和对比例I所制得LED的输出光功率随电流的变化关系，在外量子效率极值附近通过非线性拟合得到内量子效率数值，测试结果请见表1。
[0092]表1
[0093]
【权利要求】
1.一种LED外延片，包括由衬底(10)表面向外依次设置的未掺杂GaN层(20)、N型GaN层(30)、有源层(40)以及P型GaN层(50)，所述有源层(40)包括一组或多组量子阱层，其特征在于，各量子阱层包括沿远离所述衬底(10)的方向依次设置的InGaN势阱层(41)、GaN势垒层(43)和MgN势垒层(45)。
2.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，在所述有源层(40)中包括10~13组所述量子阱层。
3.根据权利要求2所述的外延片，其特征在于，各组所述量子阱层中所述MgN势垒层(45)的厚度为0.3~1.0nm。
4.根据权利要求3所述的外延片，其特征在于，所述InGaN势阱层(41)的厚度为2.5~3.SnmJy^iiGaN势垒层(43)的厚度为10~13醒，优选的，所述InGaN势阱层(41)中In的惨杂浓度为 2E+20 ~5E+20atom/cm3。
5.—种LED外延片的制作方法,包括由衬底(10)表面向外依次形成未掺杂GaN层(20)、N型GaN层(30)、有源层(40)以及P型GaN层(50)，所述形成有源层(40)的步骤包括:依次形成一组或多组量子阱层，其特征在于，形成各所述量子阱层的步骤包括:由所述N型GaN层(30)表面向外的方向，依次形成InGaN势阱层(41)、GaN势垒层(43)和MgN势垒层(45)。
6.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述形成有源层(40)的步骤中依次形成10~13组量子阱层。
7.根据权利要求6所.述的制作方法，其特征在于，形成所述MgN势垒层(45)的步骤包括: 在与生长所述GaN势垒层(43 )相同的温度和压力的氮气气氛下，或在氢气和氮气的混合气氛下，通入镁源生长形成厚度为0.3~1.0nm的所述MgN势鱼层(45)。
8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，形成所述InGaN势阱层(41)和所述GaN势垒层(43)的步骤包括: 在温度为730~760°C，压力为150~300torr的氮气气氛下，或氢气和氮气的混合气氛下，通入镓源和铟源，生长形成厚度为2.5~3.5nm, In的掺杂浓度为2E+20~5E+20atom/cm3 的所述 InGaN 势讲层(41)； 停止通入铟源，升温至840~890°C，保持压力不变，生长形成厚度为10~13nm的所述GaN势垒层(43)。
9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于， 在生长所述InGaN势阱层(41)的步骤中，以三乙基镓或三甲基镓作为镓源，三甲基铟作为铟源； 在生长所述GaN势垒层(43)的步骤中，以三乙基镓或三甲基镓作为镓源； 在生长所述MgN势垒层(45)的步骤中，以二茂镁作为镁源。
10.一种LED芯片，包括衬底、设置在所述衬底上的外延片，以及设置在所述外延片上的P电极和N电极，其特征在于，所述外延片为权利要求1至4中任一项所述的外延片。
【文档编号】H01L33/00GK103474538SQ201310441802
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月25日 优先权日:2013年9月25日
【发明者】王霄, 季辉, 徐迪, 梁智勇 申请人:湘能华磊光电股份有限公司