一種發光二極管及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種發光二極管及其制造方法。
【背景技術】
[0002]半導體發光二極管具有高效節能、綠色環保的優點，在交通指示、戶外全色顯示、照明等領域有著廣泛的應用。在發光二極管的制作材料中，GaN基材料具有禁帶寬度大、電子漂移速度不易飽和、擊穿場強大、介電常數小、導熱性能好、耐高溫、抗腐蝕等優點，因此GaN基材料是發光二極管的優良材料，應用廣泛。
[0003]目前應用于生產GaN的襯底材料包括藍寶石和碳化硅。碳化硅襯底價格昂貴，主要采用藍寶石襯底生產發光二極管。現有的發光二極管包括藍寶石襯底、以及依次層疊在藍寶石襯底上的低溫緩沖層、高溫緩沖層、N型GaN層、多量子阱層、P型電子阻擋層、P型
GaN 層。
[0004]在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題:
[0005]由于空穴比電子的有效質量大，迀移率低，難以有效從P型GaN層越過P型電子阻擋層注入多量子阱層，因此多量子阱層中的空穴注入效率低，影響發光二極管的發光效率。
【發明內容】
[0006]為了解決現有技術多量子講層中復合發光的空穴數量較少，發光二極管的發光效率較低的問題，本發明實施例提供了一種發光二極管及其制造方法。所述技術方案如下:
[0007]—方面，本發明實施例提供了發光二極管，所述發光二極管包括藍寶石襯底、以及依次層疊在所述藍寶石襯底上的低溫緩沖層、高溫緩沖層、N型GaN層、多量子阱層、P型電子阻擋層、P型GaN層，所述多量子阱層包括若干第一多量子阱子層，所述第一多量子阱子層包括量子阱層和層疊在所述量子阱層上的量子皇層，所述多量子阱層還包括層疊在所述若干第一多量子阱子層上的第二多量子阱子層，所述第二多量子阱子層包括依次層疊在所述若干第一多量子阱子層上的量子阱層、量子皇層、摻雜Mg的量子皇層，所述第二多量子阱子層中的所述量子皇層和所述摻雜Mg的量子皇層的厚度之和等于所述第一多量子阱子層中的所述量子皇層的厚度。
[0008]可選地，所述摻雜Mg的量子皇層中Mg的摻雜量為3*1019?6*10 19cm3。
[0009]可選地，所述摻雜Mg的量子皇層的厚度為3?25nm。
[0010]可選地，所述N型GaN層和所述多量子阱層之間設有應力釋放層，所述應力釋放層包括交替層疊的InGaN層和GaN層。
[0011]另一方面，本發明實施例提供了一種發光二極管的制造方法，所述制造方法包括:
[0012]在藍寶石襯底上生長低溫緩沖層；
[0013]在所述低溫緩沖層上生長高溫緩沖層；
[0014]在所述高溫緩沖層上生長N型GaN層；
[0015]在所述N型GaN層上生長多量子阱層，所述多量子阱層包括若干第一多量子阱子層和層疊在所述若干第一多量子阱子層上的第二多量子阱子層，所述第一多量子阱子層包括量子阱層和層疊在所述量子阱層上的量子皇層，所述第二多量子阱子層包括依次層疊在所述若干第一多量子阱子層上的量子阱層、量子皇層、摻雜Mg的量子皇層，所述第二多量子阱子層中的所述量子皇層和所述摻雜Mg的量子皇層的厚度之和等于所述第一多量子阱子層中的所述量子皇層的厚度；
[0016]在所述多量子阱層上生長P型電子阻擋層；
[0017]在所述P型電子阻擋層上生長P型GaN層。
[0018]可選地，所述摻雜Mg的量子皇層中Mg的摻雜量為3*1019?6*10 19cm3。
[0019]可選地，所述摻雜Mg的量子皇層的厚度為3?25nm。
[0020]可選地，所述摻雜Mg的量子皇層的生長溫度為820?920°C。
[0021]可選地，所述摻雜Mg的量子皇層的生長壓力為200?400Torr。
[0022]可選地，所述制造方法還包括:
[0023]在所述N型GaN層和所述多量子阱層之間設置應力釋放層，所述應力釋放層包括交替層疊的InGaN層和GaN層。
[0024]本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是:
[0025]通過在多量子阱層的最后一層量子皇層中插入設有摻雜Mg的量子皇層，量子阱層、量子皇層、摻雜Mg的量子皇層、P型電子阻擋層依次設置，降低了多量子阱層與P型電子阻擋層之間的價帶勢皇，空穴容易注入多量子阱層中與電子復合發光，提高了發光二極管的發光效率。
【附圖說明】
[0026]為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0027]圖1是本發明實施例一提供的一種發光二極管的結構示意圖；
[0028]圖2是本發明實施例二提供的一種發光二極管的制造方法的流程圖；
[0029]圖3是本發明實施例三提供的一種發光二極管的制造方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0030]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。
[0031]實施例一
[0032]本發明實施例提供了一種發光二極管，參見圖1，該發光二極管包括藍寶石襯底
1、以及依次層疊在藍寶石襯底1上的低溫緩沖層2、高溫緩沖層3、N型GaN層3、應力釋放層4、多量子阱層5、P型電子阻擋層6、P型GaN層7，多量子阱層5包括若干第一多量子阱子層51和層疊在若干第一多量子講子層51上的第二多量子講子層52，第一多量子講子層51包括量子阱層51a和層疊在量子阱層51a上的量子皇層51b，第二多量子阱子層52包括依次層疊在若干第一多量子阱子層51上的量子阱層52a、量子皇層52b、摻雜Mg的量子皇層52c，第二多量子阱子層52中的量子皇層52b和摻雜Mg的量子皇層52c的厚度之和等于第一多量子阱子層51中的量子皇層51b的厚度，應力釋放層4包括交替層疊的InGaN層41 和 GaN 層 42。
[0033]需要說明的是，在N型GaN層和多量子阱層之間設有應力釋放層，應力釋放層包括交替層疊的InGaN層和GaN層，InGaN層和GaN層的多周期結構可以釋放藍寶石襯底與GaN基材料晶格失配產生的位錯，提高較好的晶格生長界面，提高多量子阱層的生長質量。
[0034]可選地，摻雜Mg的量子皇層52c中Mg的摻雜量可以為3*1019?6*10 19cm30若摻雜Mg的量子皇層52c中Mg的摻雜量小于3*1019，則無法有效降低多量子阱層與P型電子阻擋層之間的價帶勢皇；若摻雜Mg的量子皇層52c中Mg的摻雜量大于6*1019cm3，則容易引入較多的缺陷和晶格應力，改變多量子阱層中電子空穴的復合區域，影響發光二極管的發光效率。
[0035]可選地，摻雜Mg的量子皇層52c的厚度可以為3?25nm。若摻雜Mg的量子皇層52c的厚度小于3nm，則無法有效降低多量子阱層與P型電子阻擋層之間的價帶勢皇；若摻雜Mg的量子皇層52c的厚度大于25nm時，則容易引入較多的缺陷和晶格應力，改變多量子阱層中電子空穴的復合區域，影響發光二極管的發光效率。
[0036]可選地，若干第一多量子講子層的層數可以為6?15層。通過調整若干第一多量子阱子層的層數可以調控電子空穴的復合位置和復合效率，若若干第一多量子阱子層的層數小于6層，則會造成嚴重的電子溢流；若若干第一多量子阱子層的層數大于15層，則對電子的阻擋效果較大，對電子的區域分布影響太大。
[0037]可選地，第一多量子阱子層中量子阱層的厚度可以為2?3nm。實驗證明，第一多量子阱子層中量子阱層的厚度為2?3nm時的發光效率較高。
[0038]可選地，第一多量子阱子層中量子皇層的厚度可以為5?30nm。實驗證明，第一多量子阱子層中量子皇層的厚度為5?30nm時的發光效率較高。
[0039]可選地，第二多量子阱子層中量子阱層的厚度可以為2?3nm。實驗證明，第二多量子阱子層中量子阱層的厚度為2?3nm時的發光效率較高。
[0040]可選地，第二多量子阱子層中量子皇層的厚度可以為3?15nm。實驗證明，第二多量子阱子層中量子皇層的厚度為5?30nm時的發光效率較高。
[0041]本發明實施例通過在多量子阱層的最后一層量子皇層中插入設有摻雜Mg的量子皇層，量子阱層、量子皇層、摻雜Mg的量子皇層、P型電子阻擋層依次設置，降低了多量子阱層與P型電子阻擋層之間的價帶勢皇，空穴容易注入多量子阱層中與電子復合發光，提高了發光二極管的發光效率。
[0042]實施例二
[0043]本發明實施例提供了一種發光二極管的制造方法，適用于制造實施例一提供的發光二極管，參見圖2，該制造方法包括:
[0044]步驟201:在藍寶石襯底上生長低溫緩沖層。
[0045]步驟202:在低溫緩沖層上生長高溫緩沖層。
[0046]步驟203:在高溫緩沖層上生長N型GaN層。
[0047]步驟204:在N型GaN層上生長應力釋放層。
[0048]在本實施例中，應力釋放層包括交替層疊的InGaN層和GaN層。
[0049]步驟205:在應力釋放層上生長多量子阱層。
[0050]在本實施例中，多量子阱層包括若干第一多量子阱子層和層疊在若干第一多量子阱子層上的第二多量子阱子層，第一多量子阱子