一种发光二极管的制造方法及发光二极管技术

本发明专利技术公开了一种发光二极管的制造方法及发光二极管，属于半导体技术领域。所述制造方法包括：在衬底上依次生长低温缓冲层、高温缓冲层、N型层、多量子阱层、电子阻挡层、P型层；电子阻挡层包括依次生长的第一子层、第二子层、第三子层；第一子层包括交替层叠的AlGaN层和GaN层，且各个AlGaN层中Al的掺杂浓度沿生长方向逐渐变化；第二子层为掺杂Mg的GaN层；第三子层为同时掺杂In和Mg的GaN层，且第三子层中In的掺杂浓度沿生长方向逐渐变化，第三子层中Mg的掺杂浓度保持不变。本发明专利技术整体上既能有效阻挡电子泄漏到P型层，又可以提高空穴的注入数量和注入效率，大大提高电子和空穴有效辐射复合的发光效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种发光二极管的制造方法及发光二极管。
技术介绍
发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)是一种能发光的半导体电子元件。作为一种高效、环保、绿色的新型固态照明光源，正在被迅速广泛地得到应用，如交通信号灯、汽车内外灯、城市景观照明、手机背光源等。现有的LED的制造方法包括：依次在衬底上生长低温缓冲层、高温缓冲层、N型层、多量子阱层、电子阻挡层、P型层。其中，电子阻挡层为生长温度、生长压力、Al的掺杂浓度均保持不变的的GaN层。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题：电子阻挡层的中Al的掺杂浓度保持不变，电子阻挡层的能阶高度也保持不变，虽然对电子阻挡由很大的帮助，但是也会阻挡空穴。由于空穴的数量和移动速率本身劣于电子，加上电子阻挡层的阻挡作用，进入到多量子阱层中与电子发生辐射复合的空穴数量减少很多，降低了LED的发光效率。
技术实现思路
为了解决现有技术发生辐射复合的空穴数量减少的问题，本专利技术实施例提供了一种发光二极管的制造方法及发光二极管。所述技术方案如下：一方面，本专利技术实施例提供了一种发光二极管的制造方法，所述制造方法包括：在衬底上依次生长低温缓冲层、高温缓冲层、N型层、多量子阱层、电子阻挡层、P型层；所述电子阻挡层包括依次生长的第一子层、第二子层、第三子层；所述第一子层包括交替层叠的AlGaN层和GaN层，且各个所述AlGaN层中Al的掺杂浓度沿生长方向逐渐变化；所述第二子层为掺杂Mg的GaN层；所述第三子层为同时掺杂In和Mg的GaN层，且所述第三子层中In的掺杂浓度沿生长方向逐渐变化，所述第三子层中Mg的掺杂浓度保持不变。可选地，所述第一子层的生长温度＜所述第三子层的生长温度＜所述第二子层的生长温度。优选地，所述第一子层的生长温度为900～950℃，所述第二子层的生长温度为940～980℃，所述第三子层的生长温度为930～960℃。可选地，所述第一子层的生长压力＜所述第三子层的生长压力＝所述第二子层的生长压力。优选地，所述第一子层的生长压力为50～150torr，所述第二子层的生长压力为200～600torr，所述第三子层的生长压力为200～600torr。可选地，所述第一子层生长时设备的转速＜所述第二子层生长时设备的转速＝所述第三子层生长时设备的转速。优选地，所述第一子层生长时设备的转速为500～1000转，所述第二子层生长时设备的转速为1000～1200转，所述第三子层生长时设备的转速为1000～1200转。可选地，所述第一子层的厚度＞所述第二子层的厚度，所述第一子层的厚度＞所述第三子层的厚度。另一方面，本专利技术实施例提供了一种发光二极管，所述发光二极管包括衬底、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、多量子阱层、电子阻挡层、P型层；所述电子阻挡层包括依次生长的第一子层、第二子层、第三子层；所述第一子层包括交替层叠的AlGaN层和GaN层，且各个所述AlGaN层中Al的掺杂浓度沿生长方向逐渐变化；所述第二子层为掺杂Mg的GaN层；所述第三子层为同时掺杂In和Mg的GaN层，且所述第三子层中In的掺杂浓度沿生长方向逐渐变化，所述第三子层中Mg的掺杂浓度保持不变。可选地，所述第一子层的厚度＞所述第二子层的厚度，所述第一子层的厚度＞所述第三子层的厚度。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过先生长包括交替层叠的AlGaN层和GaN层的第一子层，AlGaN层中掺杂有Al，可以形成有效阻挡电子向P型层泄漏的势垒高度，而且各个AlGaN层中Al的掺杂浓度沿生长方向逐渐变化，实验结果证明对不同电流密度的适用效果更优；生长在第一子层上的第二子层为掺杂Mg的GaN层，可以保证空穴有效、顺畅的通过，同时可以降低工作电压；生长在第二子层上的第三子层中掺杂有In，一方面可以降低能带，利于空穴的顺利注入，另一方面可以作为催化剂激活Mg的效率。综上所述，本专利技术实施例提供的电子阻挡层整体上既能有效阻挡电子泄漏到P型层，又可以提高空穴的注入数量和注入效率，大大提高电子和空穴有效辐射复合的发光效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例，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。图1是本专利技术实施例一提供的一种发光二极管的结构示意图；图2是本专利技术实施例二提供的一种发光二极管的制造方法的流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。实施例一本专利技术实施例提供了一种发光二极管，参见图1，该发光二极管包括衬底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、多量子阱层5、电子阻挡层6、P型层7。在本实施例中，电子阻挡层6包括依次生长的第一子层、第二子层、第三子层。第一子层包括交替层叠的AlGaN层和GaN层，且各个AlGaN层中Al的掺杂浓度沿生长方向逐渐变化。第二子层为掺杂Mg的GaN层。第三子层为同时掺杂In和Mg的GaN层，且第三子层中In的掺杂浓度沿生长方向逐渐变化，第三子层中Mg的掺杂浓度保持不变。可选地，第一子层的厚度＞第二子层的厚度，第一子层的厚度＞第三子层的厚度，可以有效阻挡电子，对抗静电能力有很大帮助。优选地，第一子层的厚度可以为100～300埃。当第一子层的厚度小于100埃时，会由于厚度太薄而影响晶体质量；当第一子层的厚度大于300埃时，会由于厚度太厚而严重影响空穴的迁移效率。更优选地，第一子层的厚度可以为100～200埃，既可以保证好的晶体质量，又不会影响空穴的注入效率。优选地，第二子层的厚度可以为50～200埃。当第二子层的厚度小于50埃时，会由于厚度太薄而影响Mg的掺杂效率；当第二子层的厚度大于200埃时，会由于厚度太厚而影响出光效率。更优选地，第二子层的厚度可以为60～150埃，既不影响Mg的掺杂效率，又不影响出光效率。优选地，第三子层的厚度可以为50～200埃。当第三子层的厚度小于50埃时，会由于厚度太薄而影响In的并入效果和Mg的掺杂效率；当第二子层的厚度大于200埃时，会由于厚度太厚而影响空穴的注入效率。更优选地，第二子层的厚度可以为60～150埃，既保证In和Mg的掺杂量，又不影响空穴的注入效率。在本实施例中，衬底1可以为蓝宝石衬底，低温缓冲层2和高温缓冲层3可以为GaN层，N型层4可以为N型掺杂的GaN层，多量子阱层5可以包括交替层叠的InGaN量子阱层和GaN量子垒层，P型层7可以包括P型掺杂的GaN层。本专利技术实施例通过先生长包括交替层叠的AlGaN层和GaN层的第一子层，AlGaN层中掺杂有Al，可以形成有效阻挡电子向P型层泄漏的势垒高度，而且各个AlGaN层中Al的掺杂浓度沿生长方向逐渐变化，实验结果证明对不同电流密度的适用效果更优；生长在第一子层上的第二子层为掺杂Mg的GaN层，可以保证空穴有效、顺畅的通过，同时可以降低工作电压；生长在第二子层上的第三子层中掺杂有In，一方面可以降低能带，利于空穴的顺利注入，另一方面可以作为催化剂激活Mg本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管的制造方法，所述制造方法包括：在衬底上依次生长低温缓冲层、高温缓冲层、N型层、多量子阱层、电子阻挡层、P型层；其特征在于，所述电子阻挡层包括依次生长的第一子层、第二子层、第三子层；所述第一子层包括交替层叠的AlGaN层和GaN层，且各个所述AlGaN层中Al的掺杂浓度沿生长方向逐渐变化；所述第二子层为掺杂Mg的GaN层；所述第三子层为同时掺杂In和Mg的GaN层，且所述第三子层中In的掺杂浓度沿生长方向逐渐变化，所述第三子层中Mg的掺杂浓度保持不变。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管的制造方法，所述制造方法包括：在衬底上依次生长低温缓冲层、高温缓冲层、N型层、多量子阱层、电子阻挡层、P型层；其特征在于，所述电子阻挡层包括依次生长的第一子层、第二子层、第三子层；所述第一子层包括交替层叠的AlGaN层和GaN层，且各个所述AlGaN层中Al的掺杂浓度沿生长方向逐渐变化；所述第二子层为掺杂Mg的GaN层；所述第三子层为同时掺杂In和Mg的GaN层，且所述第三子层中In的掺杂浓度沿生长方向逐渐变化，所述第三子层中Mg的掺杂浓度保持不变。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述第一子层的生长温度＜所述第三子层的生长温度＜所述第二子层的生长温度。3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述第一子层的生长温度为900～950℃，所述第二子层的生长温度为940～980℃，所述第三子层的生长温度为930～960℃。4.根据权利要求1-3任一项所述的制造方法，其特征在于，所述第一子层的生长压力＜所述第三子层的生长压力＝所述第二子层的生长压力。5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述第一子层的生长压力为50～150torr，所述第二子层的生长压力为200～600torr，所述第三子层的生长压力为200～600torr。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚振，从颖，胡加辉，
申请(专利权)人：华灿光电浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33