发光二极管外延片及其制备方法

摘要

本发明公开了一种发光二极管外延片及其制备方法，属于发光二极管领域。所述发光二极管外延片包括衬底、依次形成在衬底上的缓冲层、3D层、高温填平层、第一半导体层、多量子阱层和第二半导体层，第一半导体层为N型层，第二半导体层为P型层，高温填平层包括N型掺杂层，N型掺杂层的掺杂浓度低于N型层的掺杂浓度；N型掺杂层为以下结构中的任一种：n‑GaN层，或者u‑GaN层及设于u‑GaN层上的n‑GaN层，或者u‑GaN/n‑GaN周期性重复结构，或者采用Delta掺杂方式生长的氮化物/u‑GaN周期性重复结构，或者u‑GaN层及设于u‑GaN层上的重复层，重复层为u‑GaN/n‑GaN周期性重复结构或者采用Delta掺杂方式生长的氮化物/u‑GaN周期性重复结构，氮化物为N型掺杂层中掺杂元素构成的氮化物。

权利要求

1.一种发光二极管外延片，包括衬底、依次形成在所述衬底上的缓冲层、3D层、高温填平层、第一半导体层、多量子阱层和第二半导体层，所述第一半导体层为N型层，所述第二半导体层为P型层，其特征在于，所述高温填平层包括N型掺杂层，所述N型掺杂层的掺杂浓度低于所述N型层的掺杂浓度；

所述N型掺杂层为以下结构中的任一种：n-GaN层，或者u-GaN层及设于所述u-GaN层上的n-GaN层，或者u-GaN/n-GaN周期性重复结构，或者采用Delta掺杂方式生长的氮化物/u-GaN周期性重复结构，或者u-GaN层及设于所述u-GaN层上的重复层，所述重复层为u-GaN/n-GaN周期性重复结构或者采用Delta掺杂方式生长的氮化物/u-GaN周期性重复结构，所述氮化物为所述N型掺杂层中掺杂元素构成的氮化物。

2.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述N型掺杂层的掺杂元素为Si或者Ge。

3.根据权利要求1或2所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述高温填平层的厚度为1-4μm。

4.根据权利要求3所述的发光二极管外延片，其特征在于，当所述N型掺杂层包括所述u-GaN/n-GaN周期性重复结构，或者所述氮化物/u-GaN周期性重复结构，或者u-GaN层及设于所述u-GaN层上的重复层时，所述u-GaN/n-GaN周期性重复结构或者所述氮化物/u-GaN周期性重复结构的周期数为2-200。

5.根据权利要求4所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述u-GaN/n-GaN周期性重复结构或者所述氮化物/u-GaN周期性重复结构的周期数为60-200。

6.根据权利要求4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设于所述高温填平层和所述第一半导体层之间的未掺杂层，所述u-GaN/n-GaN周期性重复结构或者所述氮化物/u-GaN周期性重复结构的周期数为30-100。

7.一种发光二极管外延片制备方法，包括：

提供一衬底；在所述衬底上生长缓冲层；在所述缓冲层上生长3D层；在所述3D层上生长高温填平层；在所述高温填平层上生长第一半导体层，所述第一半导体层为N型层；在所述第一半导体层上生长多量子阱层；在所述多量子阱层上生长第二半导体层，所述第二半导体层为P型层；

其特征在于，所述高温填平层包括N型掺杂层，所述N型掺杂层的掺杂浓度低于所述N型层的掺杂浓度；

所述在所述3D层上生长高温填平层，包括：

在所述3D层上生长均匀掺杂的n-GaN层；或者，在所述3D层上依次生长u-GaN层和n-GaN层；或者，在所述3D层上生长u-GaN/n-GaN周期性重复结构；或者，在所述3D层上生长Delta掺杂的氮化物/u-GaN周期性重复结构；或者在所述3D层上生长u-GaN层及设于所述u-GaN层上的重复层，所述重复层为u-GaN/n-GaN周期性重复结构或者采用Delta掺杂方式生长的氮化物/u-GaN周期性重复结构，所述氮化物为所述N型掺杂层中掺杂元素构成的氮化物。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述高温填平层的厚度为1-4μm。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述在所述3D层上生长u-GaN/n-GaN周期性重复结构，包括：交替生长N个周期的u-GaN层和n-GaN层，其中，生长一个周期的u-GaN层和n-GaN层，包括：通入N源和Ga源，生长一层u-GaN层，所述u-GaN层的生长时间为5s～1min；通入用于掺杂的杂质源，在所述u-GaN层上生长一层n-GaN层，所述n-GaN层的生长时间为5s～1min；或者，交替生长N个周期的n-GaN层和u-GaN层，其中，生长一个周期的n-GaN层和u-GaN层，包括：通入N源、Ga源和杂质源，生长一层n-GaN层，所述n-GaN层的生长时间为5s～1min；停止通入所述杂质源，在所述n-GaN层上生长一层u-GaN层，所述u-GaN层的生长时间为5s～

1min；

所述N为2～200。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述在所述3D层上生长Delta掺杂的氮化物/u-GaN周期性重复结构，包括：采用Delta掺杂技术交替生长N个周期的氮化物层和u-GaN层，其中，生长一个周期的氮化物层和u-GaN层，包括：通入N源和Ga源，生长一层u-GaN层，所述u-GaN层的生长时间为5s～1min；停止通入所述Ga源，通入用于掺杂的杂质源，在所述u-GaN层上生长一层氮化物层，所述氮化物层的生长时间为5s～30s；或者，采用Delta掺杂技术交替生长N个周期的u-GaN层和氮化物层，其中，生长一个周期的u-GaN层和氮化物层，包括：通入N源和杂质源，生长一层氮化物层，所述氮化物层的生长时间为5s～30s；停止通入所述杂质源，通入Ga源，在所述氮化物层上生长一层u-GaN层，所述u-GaN层的生长时间为5s～1min；

所述N为2～200。

说明书

发光二极管外延片及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)领域，特别涉及一种发光二极管外延片及其制备方法。

背景技术

[0002] LED作为光电子产业中极具影响力的新产品，LED具有体积小、使用寿命长、颜色丰富多彩、能耗低等特点，广泛应用于照明、显示屏、信号灯、背光源、玩具等领域。一般LED主要由支架、银胶、芯片、金线和环氧树脂组成。其中，芯片是LED的核心组件，它是由外延片经过多道工序加工而成。因此，外延片的结构决定了LED的质量。

[0003] 传统的GaN基LED外延片主要包括衬底、以及依次形成在衬底上的缓冲层、3D层、高温填平层、未掺杂层、N型层、多量子阱层和P型层，其中，衬底一般为蓝宝石衬底。由于在蓝宝石衬底上生在GaN属于异质外延，为了降低异质外延带来的晶格失配，现有技术通常需要在衬底上生长未掺杂的高温填平层及未掺杂层作为底层，然后再在该底层上生长N型层。

[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] 现有技术中底层虽然可以降低异质外延带来的晶格失配，但无法降低LED器件整体的电压，以进一步提高LED器件的发光效率。

发明内容

[0006] 为了解决现有技术中底层无法降低LED器件整体的电压的问题，本发明实施例提供了一种发光二极管外延片及其制备方法。所述技术方案如下：

[0007] 一方面，本发明实施例提供了一种发光二极管外延片，包括衬底、依次形成在所述衬底上的缓冲层、3D层、高温填平层、第一半导体层、多量子阱层和第二半导体层，所述第一半导体层为N型层，所述第二半导体层为P型层，

[0008] 所述高温填平层包括N型掺杂层，所述N型掺杂层的掺杂浓度低于所述N型层的掺杂浓度；

[0009] 所述N型掺杂层为以下结构中的任一种：n-GaN层，或者u-GaN层及设于所述u-GaN层上的n-GaN层，或者u-GaN/n-GaN周期性重复结构，或者采用Delta掺杂方式生长的氮化物/u-GaN周期性重复结构，或者u-GaN层及设于所述u-GaN层上的重复层，所述重复层为u-GaN/n-GaN周期性重复结构或者采用Delta掺杂方式生长的氮化物/u-GaN周期性重复结构，所述氮化物为所述N型掺杂层中掺杂元素构成的氮化物。

[0010] 在本发明实施例的一种实现方式中，所述N型掺杂层的掺杂元素为Si或者Ge。

[0011] 在本发明实施例的另一种实现方式中，所述高温填平层的厚度为1-4μm。

[0012] 在本发明实施例的另一种实现方式中，当所述N型掺杂层包括所述u-GaN/n-GaN周期性重复结构，或者所述氮化物/u-GaN周期性重复结构，或者u-GaN层及设于所述u-GaN层上的重复层时，所述u-GaN/n-GaN周期性重复结构或者所述氮化物/u-GaN周期性重复结构的周期数为2-200。

[0013] 在本发明实施例的另一种实现方式中，所述u-GaN/n-GaN周期性重复结构或者所述氮化物/u-GaN周期性重复结构的周期数为60-200。

[0014] 在本发明实施例的另一种实现方式中，所述发光二极管外延片还包括设于所述高温填平层和所述第一半导体层之间的未掺杂层，所述u-GaN/n-GaN周期性重复结构或者所述氮化物/u-GaN周期性重复结构的周期数为30-100。

[0015] 另一方面，本发明实施例还提供了一种发光二极管外延片制备方法，包括：

[0016] 提供一衬底；在所述衬底上生长缓冲层；在所述缓冲层上生长3D层；在所述3D层上生长高温填平层；在所述高温填平层上生长第一半导体层，所述第一半导体层为N型层；在所述第一半导体层上生长多量子阱层；在所述多量子阱层上生长第二半导体层，所述第二半导体层为P型层；

[0017] 所述高温填平层包括N型掺杂层，所述N型掺杂层的掺杂浓度低于所述N型层的掺杂浓度；

[0018] 所述在所述3D层上生长高温填平层，包括：

[0019] 在所述3D层上生长均匀掺杂的n-GaN层；或者，在所述3D层上依次生长u-GaN层和n-GaN层；或者，在所述3D层上生长u-GaN/n-GaN周期性重复结构；或者，在所述3D层上生长Delta掺杂的氮化物/u-GaN周期性重复结构；或者在所述3D层上生长u-GaN层及设于所述u-GaN层上的重复层，所述重复层为u-GaN/n-GaN周期性重复结构或者采用Delta掺杂方式生长的氮化物/u-GaN周期性重复结构，所述氮化物为所述N型掺杂层中掺杂元素构成的氮化物。

[0020] 在本发明实施例的一种实现方式中，所述高温填平层的厚度为1-4μm。

[0021] 在本发明实施例的另一种实现方式中，所述在所述3D层上生长u-GaN/n-GaN周期性重复结构，包括：

[0022] 交替生长N个周期的u-GaN层和n-GaN层，其中，生长一个周期的u-GaN层和n-GaN层，包括：通入N源和Ga源，生长一层u-GaN层，所述u-GaN层的生长时间为5s～1min；通入用于掺杂的杂质源，在所述u-GaN层上生长一层n-GaN层，所述n-GaN层的生长时间为5s～1min；或者，

[0023] 交替生长N个周期的n-GaN层和u-GaN层，其中，生长一个周期的n-GaN层和u-GaN层，包括：通入N源、Ga源和杂质源，生长一层n-GaN层，所述n-GaN层的生长时间为5s～1min；停止通入所述杂质源，在所述n-GaN层上生长一层u-GaN层，所述u-GaN层的生长时间为5s～
1min；

[0024] 所述N为2～200。

[0025] 在本发明实施例的另一种实现方式中，所述在所述3D层上生长Delta掺杂的氮化物/u-GaN周期性重复结构，包括：

[0026] 采用Delta掺杂技术生长氮化物/u-GaN周期性重复结构，其中，生长一个氮化物/u-GaN结构，包括：

[0027] 采用Delta掺杂技术交替生长N个周期的氮化物层和u-GaN层，其中，生长一个周期的氮化物层和u-GaN层，包括：通入N源和Ga源，生长一层u-GaN层，所述u-GaN层的生长时间为5s～1min；停止通入所述Ga源，通入用于掺杂的杂质源，在所述u-GaN层上生长一层氮化物层，所述氮化物层的生长时间为5s～30s；或者，

[0028] 采用Delta掺杂技术交替生长N个周期的u-GaN层和氮化物层，其中，生长一个周期的u-GaN层和氮化物层，包括：通入N源和杂质源，生长一层氮化物层，所述氮化物层的生长时间为5s～30s；停止通入所述杂质源，通入Ga源，在所述氮化物层上生长一层u-GaN层，所述u-GaN层的生长时间为5s～1min；

[0029] 所述N为2～200。

[0030] 本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

[0031] 高温填平层包括N型掺杂层，在高温填平层中进行N型掺杂，能够在不影响晶体质量的情况下，有效的降低器件电压、提高器件抗静电性，从而提高LED器件的发光效率。

附图说明

[0032] 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。

[0033] 图1是本发明实施例一提供的发光二极管外延片制备方法的流程图；

[0034] 图2是本发明实施例二提供的发光二极管外延片制备方法的流程图；

[0035] 图3是本发明实施例三提供的发光二极管外延片的结构示意图；

[0036] 图4是本发明实施例四提供的发光二极管外延片的结构示意图。

具体实施方式

[0037] 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。

[0038] 实施例一

[0039] 本发明实施例提供了一种发光二极管外延片制备方法，参见图1，该方法包括：

[0040] 步骤101：提供一衬底。

[0041] 具体地，衬底可以为蓝宝石衬底，也可以为Si衬底或SiC衬底。

[0042] 步骤102：在衬底上生长缓冲层。

[0043] 具体地，在540℃温度下，通入Ga源、N源，在衬底上生长一层厚度为30nm的GaN层作为缓冲层。

[0044] 容易知道，在该步骤之前，该方法还可以包括：清洁衬底的表面。实现时，可以将蓝宝石衬底在金属有机化合物化学气相沉淀(Metal-organic Chemical Vapor Deposition，简称MOCVD)反应腔中加热至1110℃，在氢气气氛里对蓝宝石衬底进行退火处理以及氮化处理8～10分钟，以清洁衬底表面。

[0045] 步骤103：在缓冲层上生长3D层。

[0046] 具体地，将温度升至1040℃左右，升温过程中停止通入Ga源、N源，将缓冲层生长较差的部分烤去，留下部分晶核作为成核中心的非晶GaN层；温度稳定后，再通入Ga源、N源生长GaN，让成核中心逐渐长大，形成岛状GaN集团。

[0047] 步骤104：在3D层上生长高温填平层，高温填平层包括N型掺杂层，N型掺杂层的掺杂浓度低于N型层的掺杂浓度。高温填平层的厚度可以为1-4μm。

[0048] 在本发明实施例中，步骤104可以包括：在3D层上生长均匀掺杂的n-GaN层；或者，在3D层上依次生长u-GaN层和n-GaN层；或者，在3D层上生长u-GaN/n-GaN周期性重复结构；或者，在3D层上生长Delta掺杂的氮化物/u-GaN周期性重复结构；或者在3D层上生长u-GaN层及设于u-GaN层上的重复层，重复层为u-GaN/n-GaN周期性重复结构或者采用Delta掺杂方式生长的氮化物/u-GaN周期性重复结构。其中，氮化物为N型掺杂层中掺杂元素构成的氮化物。

[0049] 实现时，N型掺杂层的掺杂元素可以为Si或Ge。优选地，N型掺杂层的掺杂元素为Si，以提高掺杂的掺杂效率。

[0050] 在本实施例中，N型掺杂层的掺杂电子浓度过高会影响LED器件的整体电流，从而影响发光效率。在本实施例中，N型掺杂层的掺杂电子浓度可以为N型层的掺杂浓度的1/5～1/3，例如1017～1019cm-3。

[0051] 具体地，在3D层上依次生长u-GaN层和n-GaN层具体包括：

[0052] 先通入Ga源、N源，生长u-GaN层，生长时间0～20min；再通入用于掺杂的杂质源，生长n-GaN层，生长时间5-30min。生长u-GaN层和n-GaN层的时间可以根据实际需要进行增加或减少，本实施例对此不做限制。当生长u-GaN层的生长时间为0min时，则高温填平层只包括n-GaN层，即步骤104包括在3D层上生长均匀掺杂的n-GaN层。在该实现方式中，上述n-GaN层的掺杂方式可以为均匀掺杂。

[0053] 在本发明实施例中，生长高温填平层时Ga源、N源、及杂质源等，均采用恒定流量通入。

[0054] 具体地，在3D层上生长u-GaN/n-GaN周期性重复结构具体包括：

[0055] 交替生长N个周期的u-GaN层和n-GaN层，其中，生长一个周期的u-GaN层和n-GaN层，包括：通入N源和Ga源，生长一层u-GaN层，u-GaN层的生长时间为5s～1min；通入用于掺杂的杂质源，在u-GaN层上生长一层n-GaN层，n-GaN层的生长时间为5s～1min；或者，[0056] 交替生长N个周期的n-GaN层和u-GaN层，其中，生长一个周期的n-GaN层和u-GaN层，包括：通入N源、Ga源和杂质源，生长一层n-GaN层，n-GaN层的生长时间为5s～1min；停止通入杂质源，在n-GaN层上生长一层u-GaN层，u-GaN层的生长时间为5s～1min。

[0057] 其中，u-GaN/n-GaN周期性重复结构的周期数N可以为2～200。优选地，周期数N为60～200；高温填平层的厚度过大或过小都会影响晶体质量，影响LED器件整体电压，而在周期数N取60～200时，可以使器件获得良好的晶体质量，从而提高LED发光效率。更优选地，周期数N为80；在周期数为80时，一方面可以获取更好的晶体质量；另一方面，由于在外延生长过程中，衬底一般放置在石墨盘上，且在石墨盘底部进行加热，由于外延片中各层间材料的热膨胀系数和晶格常数不同，会产生热应力和晶格失配，造成翘曲；而底层厚度大，在加热时会产生温度梯度，造成底层上下表面热膨胀力的不同，导致翘曲的翘曲度增大；其次，底层厚度大限制了N型层的生长厚度和掺杂浓度，影响电流扩展及器件整体的电压及抗静电性；故选用周期数80可以保证底层厚度变薄，从而减小翘曲，同时可以放宽N型层的生长厚度，在一定厚度的器件中，生长更厚的N型层，进而改善电流扩展及器件整体的电压及抗静电性，方便器件整体的结构设计。需要说明的是，前述周期数也可以根据实际需要进行增加或减少，本发明实施例对此不做限制。

[0058] 在该实现方式中，上述n-GaN层的掺杂方式可以为均匀掺杂。

[0059] 具体地，每层u-GaN层的生长时间优选为10S，每层n-GaN层的生长时间优选为15S。容易理解地，每层u-GaN层的生长时间和每层n-GaN层的生长时间也可以根据实际需要进行增加或减少。

[0060] 具体地，在3D层上生长Delta掺杂的氮化物/u-GaN(如SiN/u-GaN)周期性重复结构具体包括：

[0061] 采用Delta掺杂技术交替生长N个周期的氮化物层和u-GaN层，其中，生长一个周期的氮化物层和u-GaN层，包括：通入N源和Ga源，生长一层u-GaN层，u-GaN层的生长时间为5s～1min；停止通入Ga源，通入用于掺杂的杂质源，在u-GaN层上生长一层氮化物层，氮化物层的生长时间为5s～30s；或者，

[0062] 采用Delta掺杂技术交替生长N个周期的u-GaN层和氮化物层，其中，生长一个周期的u-GaN层和氮化物层，包括：通入N源和杂质源，生长一层氮化物层，氮化物层的生长时间为5s～30s；停止通入杂质源，通入Ga源，在氮化物层上生长一层u-GaN层，u-GaN层的生长时间为5s～1min。

[0063] 其中，氮化物/u-GaN周期性重复结构的周期数N可以为2～200。优选地，周期数N为60～200，周期数N为60～200时，可以使器件获得良好的晶体质量，从而提高LED发光效率。
更优选地，周期数N为80；在周期数为80时，一方面可以获取更好的晶体质量；另一方面，由于在外延生长过程中，衬底一般放置在石墨盘上，且在石墨盘底部进行加热，由于外延片中各层间材料的热膨胀系数和晶格常数不同，会产生热应力和晶格失配，造成翘曲；而底层厚度大，在加热时会产生温度梯度，造成底层上下表面热膨胀力的不同，导致翘曲的翘曲度增大；其次，底层厚度大限制了N型层的生长厚度和掺杂浓度，影响电流扩展及器件整体的电压及抗静电性；故选用周期数80可以保证底层厚度变薄，从而减小翘曲，同时可以放宽N型层的生长厚度，在一定厚度的器件中，生长更厚的N型层，进而改善电流扩展及器件整体的电压及抗静电性，方便器件整体的结构设计。需要说明的是，前述周期数也可以根据实际需要进行增加或减少，本发明实施例对此不做限制。

[0064] 在该实现方式中，上述n-GaN层的掺杂方式可以为均匀掺杂。

[0065] 具体地，每层u-GaN层的生长时间优选为25S，每层氮化物层的生长时间优选为10S。容易理解地，每层u-GaN层的生长时间和每层氮化物层的生长时间也可以根据实际需要进行增加或减少。

[0066] 以Si掺杂为例，在采用Delta掺杂技术生长过程中，Si的掺杂在GaN层的中断生长期间完成，并且为了优化高温填平层的生长，制备该高温填平层时，采取了周期性Delta掺杂技术，即多次中断GaN层的生长，并同时多次进行杂质源通入，形成SiN/u-GaN周期性重复结构。

[0067] 需要说明的是，在上述两种实现方式中，通入的N源的流量始终不变，这样GaN层的表面晶格位的Ga原子部分脱附，形成Ga空位(VGa)时，可以使更多Si原子或者Ge原子掺入并替位Ga原子。

[0068] 在由氮化物/u-GaN周期性重复结构构成的高温填平层中，氮化物层作为高温填平层掺杂，且当高温填平层表面为氮化物层时，氮化物层还可以粗化高温填平层表面，使N型层生长更好，从而可以改善晶体质量。

[0069] 进一步地，在3D层上生长u-GaN层及设于u-GaN层上的重复层具体包括：通入N源和Ga源，生长一层GaN层，生长0～20min；在GaN层上生长u-GaN/n-GaN周期性重复结构或者氮化物/u-GaN周期性重复结构，在本实施例中GaN层优选的生长时间为5min。即先生长一层厚度较大的u-GaN层，然后生长周期性重复结构。其中，u-GaN/n-GaN周期性重复结构或者氮化物/u-GaN周期性重复结构的生长方法同前述实现方式中的描述，这里不再赘述。

[0070] 在本实施例中，高温填平层的厚度范围可以为1μm～4μm。高温填平层的生长温度可以为1060～1100℃。

[0071] 步骤105：在高温填平层上生长第一半导体层，第一半导体层为N型层。

[0072] 具体地，在高温填平层上生长一层Si掺杂的GaN层作为N型层，Si掺杂的GaN层的厚度可以为1μm。在本实施例中，N型层中总电子浓度的浓度范围大于1019cm-3，且N型层中总电子浓度的浓度范围小于等于9×1019cm-3。容易理解地，N型层并不限于Si掺杂，还可以采用其他掺杂，例如Ge掺杂。

[0073] 步骤106：在第一半导体层上生长多量子阱层。

[0074] 其中，多量子阱层为超晶格结构，多量子阱层的每个周期包括量子阱层和在量子阱层上生长的量子垒层。具体地，在N型层上交替生长十二层量子阱层和十二层量子垒层。量子阱层的厚度为3nm，采用InGaN作为生长材料，生长温度为790℃；量子垒层的厚度为
12nm，采用GaN作为生长材料，生长温度为920℃。在本发明实施例，前述多量子阱层中的量子阱层和量子垒层的层数、厚度可以根据实际情况进行设定，本发明实施例对此不做限制。

[0075] 步骤107：在多量子阱层上生长第二半导体层，第二半导体层为P型层。

[0076] 其中，P型层可以为单层；P型层也可以为复合层，P型层为复合层时，其包括P型AlGaN电子阻挡层、P型GaN层和P型GaN接触层。具体地，可以在多量子阱层上生长一层厚度约为200nm的P型层。

[0077] 在具体实现中，本发明实施例可以采用高纯H2或者N2作为载气，分别采用TEGa或TMGa、TMAl、TMIn和NH3分别作为Ga源、Al源、In源和N源，并可以分别采用SiH4和Cp2Mg作为N型和P型掺杂剂，还可以采用TeESi(四乙基硅)和Si2H6作为Si源，采用SiH4或锗烷作为杂质源。

[0078] 本发明实施例中高温填平层包括N型掺杂层，在高温填平层中进行N型掺杂，能够在不影响晶体质量的情况下，有效的降低器件电压、提高器件抗静电性，从而提高LED器件的发光效率。

[0079] 实施例二

[0080] 本发明实施例提供了一种发光二极管外延片制备方法，本发明实施例提供的方法与实施例一的区别在于：在生长高温填平层后，生长一层未掺杂层。参见图2，该方法包括：

[0081] 步骤201：提供一衬底。

[0082] 步骤202：在衬底上生长缓冲层。

[0083] 步骤203：在缓冲层上生长3D层。

[0084] 步骤204：在3D层上生长高温填平层。

[0085] 具体实现方式与实施例一中步骤104相同，区别在于：u-GaN/n-GaN周期性重复结构或氮化物/u-GaN周期性重复结构的周期数N的优选值为30～100；高温填平层的厚度过大或过小都会影响晶体质量，影响LED器件整体电压，而在周期数N取30～100时，可以使器件获得良好的晶体质量，从而提高LED发光效率。更优选地，周期数N为50；在周期数为50时，一方面可以获取更好的晶体质量；另一方面，由于在外延生长过程中，衬底一般放置在石墨盘上，且在石墨盘底部进行加热，由于外延片中各层间材料的热膨胀系数和晶格常数不同，会产生热应力和晶格失配，造成翘曲；而底层厚度大，在加热时会产生温度梯度，造成底层上下表面热膨胀力的不同，导致翘曲的翘曲度增大；其次，底层厚度大限制了N型层的生长厚度和掺杂浓度，影响电流扩展及器件整体的电压及抗静电性；故选用周期数80可以保证底层厚度变薄，从而减小翘曲，同时可以放宽N型层的生长厚度，在一定厚度的器件中，生长更厚的N型层，进而改善电流扩展及器件整体的电压及抗静电性，方便器件整体的结构设计。需要说明的是，前述周期数也可以根据实际需要进行增加或减少，本发明实施例对此不做限制。

[0086] 步骤205：在高温填平层上生长未掺杂层。

[0087] 具体地，在高温填平层上生长一层厚度约为1μm的本征GaN层。

[0088] 步骤206：在未掺杂层上生长第一半导体层，第一半导体层为N型层。

[0089] 步骤207：在第一半导体层上生长多量子阱层。

[0090] 步骤208：在多量子阱层上生长第二半导体层，第二半导体层为P型层。

[0091] 本发明实施例中高温填平层包括N型掺杂层，在高温填平层中进行N型掺杂，能够在不影响晶体质量的情况下，有效的降低器件电压、提高器件抗静电性，从而提高LED器件的发光效率。

[0092] 实施例三

[0093] 本发明实施例提供了一种采用实施例一所述的方法制成的发光二极管外延片，参见图3，该发光二极管外延片包括衬底301、依次形成在衬底301上的缓冲层302、3D层303、高温填平层304、第一半导体层305、多量子阱层306和第二半导体层307，第一半导体层305包括N型层，第二半导体层307包括P型层。高温填平层304包括N型掺杂层，N型掺杂层的掺杂浓度低于N型层的掺杂浓度；N型掺杂层为以下结构中的任一种：n-GaN层，或者u-GaN层及设于u-GaN层上的n-GaN层，或者u-GaN/n-GaN周期性重复结构，或者采用Delta掺杂方式生长的氮化物/u-GaN(如SiN/u-GaN)周期性重复结构，或者u-GaN层及设于u-GaN层上的重复层，重复层为u-GaN/n-GaN周期性重复结构或者采用Delta掺杂方式生长的氮化物/u-GaN周期性重复结构，其中，氮化物为N型掺杂层中掺杂元素构成的氮化物。

[0094] 在本发明实施例中，N型掺杂层的掺杂元素为Si或者Ge。优选地，N型掺杂层的掺杂元素为Si，以提高掺杂的掺杂效率。

[0095] 在本发明实施例中，当N型掺杂层包括u-GaN/n-GaN周期性重复结构，或者氮化物/u-GaN周期性重复结构，或者u-GaN层及设于u-GaN层上的重复层时，u-GaN/n-GaN周期性重复结构或者氮化物/u-GaN周期性重复结构的周期数为2-200。

[0096] 在本发明实施例中，u-GaN/n-GaN周期性重复结构或者氮化物/u-GaN周期性重复结构的周期数N为60～200。更优选地，周期数N为80。需要说明的是，前述周期数也可以根据实际需要进行增加或减少，本发明实施例对此不做限制。

[0097] 在本发明实施例中，N型掺杂层的掺杂电子浓度为1017-1019cm-3。

[0098] 在本发明实施例中，高温填平层的厚度为1-4μm。

[0099] 本发明实施例中高温填平层包括N型掺杂层，在高温填平层中进行N型掺杂，能够在不影响晶体质量的情况下，有效的降低器件电压、提高器件抗静电性，从而提高LED器件的发光效率。

[0100] 实施例四

[0101] 本发明实施例提供了一种采用实施例二所述的方法制成的发光二极管外延片，本实施例与实施例三的区别在于：发光二极管外延片包括未掺杂层。参见图4，该发光二极管外延片包括衬底401、依次形成在衬底401上的缓冲层402、3D层403、高温填平层404、未掺杂层405、第一半导体层406、多量子阱层407和第二半导体层408。

[0102] 在本实施例中，周期数N的优选值为30-100。更优选地，周期数N为50。需要说明的是，前述周期数也可以根据实际需要进行增加或减少，本发明实施例对此不做限制。

[0103] 本发明实施例中高温填平层包括N型掺杂层，在高温填平层中进行N型掺杂，能够在不影响晶体质量的情况下，有效的降低器件电压、提高器件抗静电性，从而提高LED器件的发光效率。

[0104] 上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

[0105] 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。