[發明專利]一種LED制備方法、LED和芯片

有效

• 申請號: 201410065734.8
• 申請日: 2014-02-25
• 公開（公告）號: CN103824917B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 黃小輝;于浩;周德保;楊東;康建;梁旭東
• 申請（專利權）人: 圓融光電科技有限公司
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/14;H01L33/00
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司11205
• 代理人: 劉芳

技術領域

本發明涉及發光二極管（Light-Emitting?Diode，簡稱LED）領域，尤其涉及一種具有高載流子遷移率的銦鋁鎵氮（InAlGaN）插入層的LED制備方法、LED和芯片。

背景技術

III-V族半導體材料在發光照明、太陽電池及大功率器件等領域得到了廣泛地的應用，尤其以氮化鎵（GaN）為代表的寬禁帶半導體材料，是繼硅（Si）和砷化鎵（GaAs）之后的第三代半導體材料，受到了科研界及產業界的廣泛關注，而且GaN是制造藍綠光LED最主要的材料，在產業界開始全面地推行。

目前，氮化鎵LED的制備方法是通過僅在異質襯底如藍寶石或者硅襯底上生長外延層制備而成，然而在制備過程中易導致外延層產生位錯，如此會限制空穴的注入，當空穴的注入能力有限時，會導致氮化鎵LED發光效率降低，而且由于空穴本身存在遷移率低、擴散長度短等缺點，使得空穴從P型區遷移至量子阱有源區的效率非常低，即空穴在P型區擴展能力有限，如此會導致傳統的氮化鎵LED的抗靜電能力稍低，人體模式只能到達2000V左右，在強靜電環境中容易擊穿，同時，由于空穴二維擴展能力較差，導致LED工作時電流遷移并不是均勻分布的，可能形成一個電流通道，會導致器件工作電壓偏高的問題，也因此影響了發光效率。

發明內容

本發明提供一種LED制備方法，通過在現有的LED中進一步引入插入層，借助該插入層的高載流子遷移率解決現有技術中因空穴的注入能力有限，導致LED發光效率低及因空穴在P型區擴展能力較差的缺陷，提高了所制備LED的抗靜電能力。

本發明還提供了上述LED制備方法制成的LED，通過引入具有高載流子遷移率插入層，有效提高了器件的抗靜電能力。

本發明還提供了包括上述LED的芯片，芯片工作電壓降低，發光亮度增大。

第一方面，本發明提供一種LED制備方法，包括：

在襯底上通過金屬源和氨氣反應生成緩沖層；

在所述緩沖層上依次生長非摻雜的氮化鎵（GaN）層和N型氮化鎵（N-GaN）層；

在所述N-GaN層上生長至少一個量子阱結構，其中，所述量子阱結構由量子壘層和量子阱層組成，所述量子阱層生長在所述量子壘層之上；

在最后生成的所述量子阱結構上生長電子阻擋層；

在所述電子阻擋層上生長至少一層插入層，其中，所述插入層由P型氮化鎵（P-GaN）層和銦鋁鎵氮（InAlGaN）層組成，所述InAlGaN層生長在所述P-GaN層之上；

在最后生成的所述插入層上生長P-GaN層。

一個具體方案中，控制反應環境的溫度為500-550℃，壓力為200-600mbar，通入金屬源和氨氣，在襯底上形成厚度為10-100nm的緩沖層，在具體的實施方案中，所述襯底可以為藍寶石、圖形化藍寶石、硅、碳化硅、氧化鋅、玻璃和銅等常規襯底材料中的任意一種，所述金屬源為第ⅢA族金屬的烷基化物的一種或多種，如鎵、鋁和銦等的烷基化物，例如可以為三乙基鎵、三甲基鎵、三甲基鋁和三甲基銦中的一種或多種，所述氨氣用于提供氮源，根據所選的金屬源，對應生成的緩沖層可以為GaN、InN、AlN等或混合物。所述生產緩沖層的操作可以使用本領域常用的反應設備，例如可以為金屬有機化學氣相沉積(metal-organic?chemical?vapor?deposition，簡稱：MOCVD)設備、分子束外延(Molecular?beam?epitaxy，簡稱：MBE)設備、氫化物氣相外延(Hydride?vapor?phase?epitaxy，簡稱：HVPE)設備等，本發明沒有特殊限定（也適用于本發明方案的其它步驟中）。反應過程中通入金屬源和氨氣的時間可以具體根據金屬源和氨氣每分鐘的通入量來設定，當金屬源和氨氣每分鐘的通入量較小時，適當地增加金屬源和氨氣的通入時間，以使最終生成的緩沖層的厚度在5-100nm范圍內。