一种具有复合式多量子阱层的发光二极管的制作方法

本实用新型属于半导体技术领域，尤其涉及一种具有复合式多量子阱层的发光二极管。

背景技术：

发光二极管（英文为Light Emitting Diode，简称LED）是一种固态半导体器件，被广泛用于指示灯、显示屏等照明领域发。其中，氮化镓系发光二极管因其带隙覆盖各种色光，成为国内外产学研各界重点研究的对象，尤其是近年来有源区结构逐渐成为各界研究的热点。由于有源区中量子阱段长晶温度低且In掺杂较高，极易形成大而密的漏电通道，该漏电通道促成了载流子的过冲现象，使得有源区的辐射复合效率随着载流子浓度的增加或者器件操作温度的升高而呈下降趋势，即产生Efficiency Droop。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型提出一种具有复合式多量子阱层的发光二极管，至少包括：一衬底，及依次位于所述衬底上的N型层、复合式多量子阱层和P型层，所述复合式多量子阱层包括交替层叠的势垒层和势阱层，其特征在于：所述势阱层包括带隙能级依次增大且周期性层叠的第一氮化物层、第二氮化物层和第三氮化物层。

优选的，所述第一氮化物层为氮化铟层。

优选的，所述第二氮化物层为铟镓氮层。

优选的，所述第三氮化物层为氮化铝层。

优选的，所述多量子阱层还包括一位于所述势阱层上的保护层。

优选的，所述势阱层的周期数为1~20。

优选的，所述复合式多量子阱层的周期数为1~30。

优选的，所述第一氮化物层的厚度为3~50Å。

优选的，所述第二氮化物层的厚度为3~50Å。

优选的，所述第三氮化物层的厚度为3~50Å。

优选的，所述衬底上具有一缓冲层，所述N型层位于该缓冲层上。

附图说明：

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。

图1 为本实用新型具体实施方式之发光二极管结构示意图。

图2 为本实用新型具体实施方式之势阱层结构示意图。

图中标示：100：衬底；200：缓冲层；300：N型层；400：复合式多量子阱层；410：势阱层；411：氮化铟层；412：铟镓氮层；413：氮化铝层；420：势垒层；430：保护层；500：P型层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。

请参看附图1，本发明提供的一种具体复合式多量子阱层400的发光二极管，包括：一衬底100，及依次位于衬底100上的N型层300、复合式多量子阱层400和P型层500。

衬底100通常为蓝宝石、氮化硅、硅、砷化镓、氮化镓、氮化铝或者氮化铟等，本实施例中，该衬底100优选为蓝宝石衬底，同时为了缓解蓝宝石衬底100与N型层300之间的晶格差异，于蓝宝石衬底100上先沉积一缓冲层200，N型层300位于缓冲层200上。

复合式多量子阱层400包括交替层叠的势垒层420和势阱层410，此外，复合式多量子阱层400还包括一位于所述势阱层410的保护层430，本实施例中，保护层430与势垒层420相同，均为氮化镓，在其它实施方式中，两者可以不同。更进一步地，如图附图2所述，每一周期内的势阱层410包括带隙能级依次增大且周期性层叠的第一氮化物层、位于第一氮化物层上的第二氮化物层、以及位于第二氮化物层上的第三氮化物层。本实施例中，第一氮化物层为氮化铟层411，第二氮化物层为铟镓氮层412，第三氮化物层为氮化铝层413。

具体地，参看附图3，复合式多量子阱层400的生长过程如下：

首先，低温下通入TMIn，形成一层表面微粗的氮化铟层411，表面微粗结构为富铟聚集点，富铟聚集点的分布及数量与氮化铟层411的生长温度及厚度有关，因此本实施例优选氮化铟层411的生长温度为400~600℃、厚度为3~50Å；氮化铟层411生长完成后，在其上生长一铟镓氮层412，表面微粗化的氮化铟层411为铟镓氮层412提供了更多的复合辐射中心，提升了铟镓氮层412的发光强，铟镓氮层412的厚度为3~50Å；接着于铟镓氮层412上生长厚度为3~50Å的氮化铝层413，氮化铝层413高的势能可以有效的削弱载流子的过冲现象，从而改善有源区的复合辐射效率，提升器件的内量子效率及热稳定性；同时改善了器件的漏电流及抗静电性能；重复上述步骤1~20次，形成势阱层410；

然后于势阱层410上生长一氮化镓保护层430，用于保护势阱层410的晶体质量不被后续生长的势垒层420生长时的高温环境所破坏。

重复势阱层410、保护层430及势垒层420的形成步骤1~30次，最终形成复合式量子阱层400。

相比于现有技术，本实用新型提供的多量子阱层的势阱层410由周期性的氮化铟层411、铟镓氮层412和氮化铝层413组成，其中，带隙能级最小的氮化铟层411作为富铟聚集点，提升了铟镓氮层412的发光强度；提升了器件的内量子效率（Efficiency Droop）及热稳定性(Hot cold factor)；同时改善了器件的漏电流及抗静电性能。特别地，铟镓氮层412位于氮化铟层411和氮化铝层413之间，该排列方式的目的在于经表面微粗化处理氮化铟可以为铟镓氮层412提供更多的复合辐射中心，而带隙能级最高的氮化铝层413可以对载流子的过冲起到有效的削弱作用，可有效改善因载流子浓度增大或器件操作温度上升时带来的Efficiency Droop效应。

应当理解的是，上述具体实施方案为本实用新型的优选实施例，本实用新型的范围不限于该实施例，凡依本实用新型所做的任何变更，皆属本实用新型的保护范围之内。