一種氮化鎵基發(fā)光二極管及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種氮化鎵基發(fā)光二極管及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(Light Emitting D1de，簡稱LED)為是一種能發(fā)光的半導(dǎo)體電子元件。氮化鎵基材料具有寬直接帶隙、強(qiáng)化學(xué)鍵、耐高溫、抗腐蝕等優(yōu)良性能，是生產(chǎn)短波長高亮度發(fā)光器件、紫外光探測器和高溫高頻微電子器件的理想材料，廣泛應(yīng)用于全彩大屏幕顯示，IXD背光源、信號燈、照明等領(lǐng)域。
[0003]現(xiàn)有的LED包括藍(lán)寶石襯底、以及依次層疊在藍(lán)寶石襯底上的緩沖層、未摻雜GaN層、N型層、有源層、P型層。其中，N型層中的電子和P型層中的空穴進(jìn)入有源層復(fù)合發(fā)光。
[0004]在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題:
[0005]電子的迀移率比空穴高得多，有源層中的空穴濃度遠(yuǎn)小于電子，發(fā)光二極管的發(fā)光效率還有待提尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)有源層中的空穴濃度遠(yuǎn)小于電子、發(fā)光二極管的發(fā)光效率較低的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種氮化鎵基發(fā)光二極管及其制作方法。所述技術(shù)方案如下:
[0007]—方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種氮化鎵基發(fā)光二極管，所述氮化鎵基發(fā)光二極管包括藍(lán)寶石襯底、以及依次層疊在所述藍(lán)寶石襯底上的緩沖層、未摻雜GaN層、N型層、有源層、P型層，所述P型層包括多個P型子層，各個所述P型子層均包括空穴低勢皇層、空穴提供層、空穴高勢皇層，所述空穴低勢皇層和所述空穴高勢皇層均包括AlGaN層和InGaN層，所述空穴提供層包括P型GaN層。
[0008]可選地，所述空穴低勢皇層中的AlGaN層比所述空穴高勢皇層中的AlGaN層的Al含量少，所述空穴低勢皇層中的InGaN層比所述空穴高勢皇中的InGaN層的In含量多。
[0009]可選地，所述空穴低勢皇層的厚度為2?12nm，所述空穴高勢皇層的厚度為2?12nm。
[00?0]可選地，所述空穴提供層的厚度為2?30nm。
[0011]可選地，所述P型子層的層數(shù)為3?10層。
[0012]另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種氮化鎵基發(fā)光二極管的制作方法，所述制作方法包括:
[0013]在藍(lán)寶石襯底上生長緩沖層；
[0014]在所述緩沖層上生長未慘雜GaN層；
[0015]在所述未摻雜GaN層上生長N型層；
[0016]在所述N型層上生長有源層；
[0017]在所述有源層上生長P型層，所述P型層包括多個P型子層，各個所述P型子層均包括空穴低勢皇層、空穴提供層、空穴高勢皇層，所述空穴低勢皇層和所述空穴高勢皇層均包括AlGaN層和InGaN層，所述空穴提供層包括P型GaN層。
[0018]可選地，所述空穴低勢皇層中的AlGaN層比所述空穴高勢皇層中的AlGaN層的Al含量少，所述空穴低勢皇層中的InGaN層比所述空穴高勢皇中的InGaN層的In含量多。
[0019]可選地，所述空穴低勢皇層的厚度為2?12nm，所述空穴高勢皇層的厚度為2?12nm。
[°02°]可選地，所述空穴提供層的厚度為2?30nm。
[0021]可選地，所述P型子層的層數(shù)為3?10層。
[0022]本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:
[0023]通過P型層包括多個P型子層，各個P型子層均包括空穴低勢皇層、空穴提供層、空穴高勢皇層，空穴低勢皇層和空穴高勢皇層均包括AlGaN層和InGaN層，空穴提供層包括P型GaN層，空穴低勢皇層和空穴高勢皇層均采用晶格失配較大的AlGaN層和InGaN層，AlGaN層和InGaN層的界面處由于較強(qiáng)的極化應(yīng)力而產(chǎn)生可有效鋪展電荷的空穴二維氣，為空穴注入有源層提供一定的驅(qū)動力，提尚空穴的注入效率，進(jìn)而提尚發(fā)光效率。
【附圖說明】
[0024]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)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(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0025]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種氮化鎵基發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種氮化鎵基發(fā)光二極管的制作方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0028]實(shí)施例一
[0029]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種氮化鎵基發(fā)光二極管，參見圖1，該氮化鎵基發(fā)光二極管包括藍(lán)寶石襯底1、以及依次層疊在藍(lán)寶石襯底I上的緩沖層2、未摻雜GaN層3、N型層4、有源層5、P型層6，P型層6包括多個P型子層61，各個P型子層61均包括空穴低勢皇層61a、空穴提供層61b、空穴高勢皇層61c，空穴低勢皇層61a和空穴高勢皇層61c均包括AlGaN層和InGaN層，空穴提供層61b包括P型GaN層。
[0030]在本實(shí)施例中，藍(lán)寶石襯底I采用(0001)晶向藍(lán)寶石。緩沖層2、N型層4均為GaN層，有源層5包括交替層疊的InGaN層和GaN層。
[0031]可選地，緩沖層2的厚度可以為10?40nm。
[0032]優(yōu)選地，緩沖層2的厚度可以為15?35nm。
[0033]可選地，未摻雜GaN層3的厚度可以為I?ΙΟμπι。
[0034]優(yōu)選地，未摻雜GaN層3的厚度可以為I?5μηι。
[0035]可選地，N型層4的厚度可以為I?5μπι。
[0036]可選地，N型層4的摻雜濃度可以為118?1019cnf3。
[0037]可選地，有源層5中的InGaN層的厚度可以為I?5nm，有源層5中的GaN層的厚度可以為7?25nm。
[0038]優(yōu)選地，有源層5中的InGaN層的厚度可以為3nm，有源層5中的GaN層的厚度可以為9?20nm。
[0039]可選地，有源層5中的InGaN層和GaN層的層數(shù)之和可以為10?22。
[0040]可選地，空穴低勢皇層61a中的AlGaN層可以比空穴高勢皇層61c中的AlGaN層的Al含量少，空穴低勢皇層61a中的InGaN層可以比空穴高勢皇61c中的InGaN層的In含量多。AlGaN的能級隨Al含量會增大，InGaN的能級隨In含量的增加降低，空穴低勢皇層61a和空穴高勢皇層61c之間靠Al和In的差異產(chǎn)生良好的能級差，便于空穴的陷落和傳輸，提高空穴的注入效率，進(jìn)而提高發(fā)光效率。
[0041]可選地，空穴低勢皇層61a和空穴高勢皇層61c中的Al摩爾含量可以0.0003?
0.0020，空穴低勢皇層61a和空穴高勢皇層61c中的In摩爾含量可以0.0020?0.0045。
[0042I 可選地，空穴低勢皇層61a的厚度可以為2?12nm，空穴高勢皇層61 c的厚度可以為2?12nm。當(dāng)空穴低勢皇層61a、空穴高勢皇層61c的厚度小于2nm時(shí)，無法起到作用；當(dāng)空穴低勢皇層61a、空穴高勢皇層61c的厚度大于12nm時(shí)，會造成浪費(fèi)。
[0043]優(yōu)選地，空穴低勢皇層61a的厚度可以為3?8nm，空穴高勢皇層61c的厚度可以為3?8nm0
[0044]可選地，空穴提供層6 Ib的厚度為2?30nmD當(dāng)空穴提供層6 Ib的厚度小于2nm時(shí)，無法起到作用；當(dāng)空穴提供層61b的厚度大于30nm時(shí)，會造成浪費(fèi)。
[0045]可選地，P型子層61的層數(shù)可以為3?10層。當(dāng)P型子層61的層數(shù)小于3層時(shí)，無法起到作用；當(dāng)P型子層61的層數(shù)大于10層時(shí)，會造成浪費(fèi)。
[0046]在本實(shí)施例的一種實(shí)現(xiàn)方式中，該氮化鎵基發(fā)光二極管還可以包括層疊在P型層6上的P型GaN層7。
[0047]具體地，P型GaN層7的厚度可以為100?800nm。
[0048]可選地，該氮化鎵基發(fā)光二極管還可以包括層疊在P型層6和P型GaN層7之間的P型電子阻擋層8。
[0049]具體地，P型電子阻擋層8可以為AlyGapyN層，0.l<y<0.5。
[0050]可選地，P型電子阻擋層8的厚度可以為20?300nm。
[0051 ] 優(yōu)選地，P型電子阻擋層8的厚度可以為30?200nm。
[0052]可選地，該氮化鎵基發(fā)光二極管還可以包括層疊在P型GaN層7上的P型接觸層9。
[0053]具體地，P型接觸層9的厚度可以為5?300nm。
[0054]本發(fā)明實(shí)施例通過P型層包括多個P型子層，各個P型子層均包括空穴低勢皇層、空穴提供層、空穴高勢皇層，空穴低勢皇層和空穴高勢皇層均包括AlGaN層和InGaN層，空穴提供層包括P型GaN層，空穴低勢皇層和空穴高勢皇層均采用晶格失配較大的AlGaN層和InGaN層，AlGaN層和InGaN層的界面處由于較強(qiáng)的極化應(yīng)力而產(chǎn)生可有效鋪展電荷的空穴二維氣，為空穴注入有源層提供一定的驅(qū)動力，提高空穴的注入效率，進(jìn)而提高發(fā)光效率。
[0055]實(shí)施例二
[0056]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種氮化