[發明專利]一種GaN基發光二極管及其制造方法無效

申請號：	200910194799.1	申請日：	2009-08-28
公開（公告）號：	CN102005512A	公開（公告）日：	2011-04-06
發明（設計）人：	李剛;劉慰華;丁成;張義穎	申請（專利權）人：	上海藍寶光電材料有限公司
主分類號：	H01L33/00	分類號：	H01L33/00;H01L51/56;H01L51/50;H01L51/52
代理公司：	上海市華誠律師事務所 31210	代理人：	徐申民;呂靜姝
地址：	201616***	國省代碼：	上海;31
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種 gan 發光二極管及其制造方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種氮化鎵(GaN)基發光二極管及其制造方法，具體涉及一種GaN基發光二極管芯片及其化學氣相沉積外延的生長方法。

背景技術

目前，半導體照明的應用日益廣泛。GaN基發光二極管在這一領域得到廣泛研究和應用。GaN基發光二極管以單色性好、壽命長、響應速度快、環境污染小、安全穩定性好等優勢廣泛應用于城市景觀、液晶背光、大屏幕顯示、信號指示、室內外照明、特種照明等各種領域。目前GaN基發光二極管的亮度大約為60至70lm/w，與熒光燈相當，但因成本關系仍不能顯示其室內外照明的優勢，因此，如何更好的提高GaN基發光二極管的發光效率仍是目前面臨的難點。

GaN基發光二極管主要通過化學氣相沉積的方法制作。GaN基發光二極管發光效率的提高主要有以下四種方式：1.提高GaN基發光二極管的內量子效率，這是通過提高材料質量、提升結構的科學性來實現；2.提高外部量子效率，是通過改善GaN基發光二極管外延芯片的出光面積，或者通過圖形化襯底，或者通過后期加工表面得以實現；3.通過GaN基發光二極管外延芯片制程的處理、通過封裝工藝的改進；4.GaN基發光二極管芯片的出光表面粗化。其中，GaN基發光二極管芯片的表面粗化是效率提高較多、制作過程較簡單的方式。

目前，在化學氣相沉積外延GaN基發光二極管過程中，化學氣相沉積外延生長GaN基發光二極管的表面粗化是在高溫環境(例如900℃以上的高溫環境)下生長的p型氮化鎵層上通過在600-850℃的低溫環境下生長p型GaN形成粗糙表面，這是因為低溫成長容易在出光表面形成凹陷(pits)，通過控制時間、溫度可以使凹陷變大變深，從而使出光面積增大，進而提高發光效率。如圖2所示，現有的化學氣相沉積外延生長GaN基發光二極管是在襯底201上依次形成本征GaN層202、n型GaN層203、n型氮化鎵銦(InGaN)層205、發光層206、p型氮化鎵鋁(AlGaN)層207和p型GaN層208。然后降低環境溫度至600-850℃，在p型GaN層208上形成粗化的p型GaN層210(其上表面不平坦)。然后通過光刻、刻蝕、鍍膜等技術形成p/n臺階、p型電極212和n型電極204。該粗化的p型GaN層210的上端面通常具有尖銳的凸起，如圖2所示。然而這樣通過低溫生長粗化的p型GaN層210方式會導致所生長的晶體的缺陷的增多，進而導致晶體質量變差，接觸層穩定性會降低。同時也導致GaN基發光二極管器件的電致發光特性降低。并且，由于低溫生長的粗化的p型GaN層210的粗糙表面在微觀上容易形成尖銳的頂角而導致GaN基發光二極管的抗靜電能力差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種GaN基發光二極管及其制造方法，由該制造方法制造的GaN基發光二極管可以在實現出光表面粗化、提高器件的發光效率的同時，減少所生長的p型GaN接觸層的晶體的缺陷，提高p型GaN接觸層穩定性和GaN基發光二極管器件的電致發光特性；并且提高GaN基發光二極管的抗靜電能力。

根據本發明的一個方面，提供一種GaN基發光二極管的制造方法，該方法包括：在襯底上依次形成本征氮化鎵層、n型氮化鎵層、n型氮化鎵銦層、發光層、p型氮化鎵鋁層和第一p型氮化鎵層，該方法還包括：

在第一p型氮化鎵層上形成異質預處理層；和

在異質預處理層上形成第二p型氮化鎵層。

較佳地，異質預處理層是在預定的溫度范圍內以化學氣相沉積的方式形成的；并且異質預處理層的厚度為1至2埃。

較佳地，形成異質預處理層的原料為硅烷、二環戊基鎂、二甲基鋅中的一種或者兩種的組合。

較佳地，第二p型氮化鎵層的與異質預處理層所在側相反一側的表面具有多個凸起；其中

多個凸起中的一部分的上端不尖銳。

較佳地，第二p型氮化鎵層是在預定的溫度范圍內以化學氣相沉積的方式形成的。

根據本發明的另一個方面，提供一種GaN基發光二極管，包括襯底、本征氮化鎵層、n型氮化鎵層、n型氮化鎵銦層、發光層、p型氮化鎵鋁層和第一p型氮化鎵層，該GaN基發光二極管還包括：

形成在第一p型氮化鎵層上的異質預處理層；和