[發(fā)明專利]一種半導(dǎo)體發(fā)光二極管及其制作方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710078616.4 | 申請日： | 2017-02-14 |
| 公開（公告）號： | CN106848013B | 公開（公告）日： | 2018-11-23 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 鄭錦堅;王星河;康俊勇 | 申請（專利權(quán)）人： | 鄭錦堅 |
| 主分類號： | H01L33/06 | 分類號： | H01L33/06;H01L33/22;H01L33/26;H01L33/00;B82Y20/00 |
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| 地址： | 361000 福建省*** | 國省代碼： | 福建;35 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 半導(dǎo)體 發(fā)光二極管 及其 制作方法 | ||
1.一種半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其特征在于：包括襯底、緩沖層、第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層、具有V形坑多量子阱的有源層，多周期的Al量子點、AlN納米柱、Ga量子點、GaN納米柱，以及第二導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層和第二導(dǎo)電型的接觸層；
有源層的量子阱的阱層下表面、中心、上表面對應(yīng)的V形坑位置分別具有Al量子點、AlN納米柱、Ga量子點，有源層的量子阱的壘層對應(yīng)V形坑位置具有GaN納米柱，V形坑形成多周期的Al量子點、AlN納米柱、Ga量子點、GaN納米柱；
所述的AlN納米柱的寬度保持不變，GaN納米柱的寬度隨周期變多而變大，從而與V形坑的形態(tài)相匹配且不與V形坑斜面接觸，形成長短結(jié)合的GaN納米柱、AlN納米柱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其特征在于：多量子阱V形坑具有多周期的倒三角形的Al量子點、AlN納米柱、Ga量子點、GaN納米柱，納米柱與V形坑相匹配，且界面互不接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其特征在于：有源層多量子阱的周期數(shù)與多周期的Al量子點、AlN納米柱、Ga量子點、GaN納米柱的周期數(shù)相同，周期數(shù)x≥3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其特征在于：每周期的Al量子點/AlN納米柱/Ga量子點的厚度和每周期量子阱的阱層厚度相同，厚度為1.0～5.0nm；每周期的GaN納米柱的厚度和有源層的壘層厚度相同，厚度為5.0～20.0nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體發(fā)光二極管，其特征在于：所述Al量子點和Ga量子點的形狀為球形、半球形、金字塔形、錐狀中的一種或多種。
6.如權(quán)利要求1～5任一所述的一種半導(dǎo)體發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于，包含以下步驟：
(1)在襯底上依次生長緩沖層、第一導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層和具有V形坑多量子阱的有源層，形成第一模板；
(2)利用V形坑定位技術(shù)，定位V形坑在第一模板的位置，記錄其坐標(biāo)值；
(3)在第一模板表面沉積一層掩膜層，利用V形坑定位蝕刻技術(shù)，根據(jù)步驟(2)的坐標(biāo)將V形坑上方的掩膜層蝕刻，非V形坑的多量子阱區(qū)域保留掩膜層，形成第二模板；
(4)將第二模板放到反應(yīng)室中，在低溫600-900攝氏度，通入TMAl沉積Al，時間為T1，Al處于過飽和狀態(tài)，然后，升至高溫900-1200攝氏度，通入NH3進行氮化處理，時間為T2，生長時間T1/T2≥2，從而使Al不能全部氮化，已氮化的Al生成AlN納米柱，未氮化的Al生成Al量子點；然后，降至低溫600-900攝氏度，通入TMGa沉積Ga，時間為T3，使Ga處于過飽和狀態(tài)，然后，升至高溫900-1200攝氏度，通入NH3進行氮化處理，時間為T4，生長時間T3/T4≥2x(x為周期數(shù)量)，使Ga不能完全氮化，已氮化的Ga生長成GaN納米柱，未氮化的Ga生成Ga量子點，同時，使GaN納米柱的寬度隨周期的上升而增大，形成倒V形的GaN納米柱和Ga量子點；
(5)根據(jù)量子阱的周期數(shù)目重復(fù)步驟(4)，生長多周期的Al量子點、AlN納米柱、Ga量子點、GaN納米柱，與V形坑完全匹配且不與V形坑的斜面接觸；
(6)在納米柱填充V形坑的多量子阱上方依次外延生長第二導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層和接觸層，制作成半導(dǎo)體發(fā)光二極管的外延片。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種半導(dǎo)體發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于：所述的V形坑定位技術(shù)采用原子力顯微鏡AFM測試第一模板的V形坑位置，記錄其坐標(biāo)；或采用陰極熒光成像技術(shù)，利用V形坑不發(fā)光而多量子阱區(qū)域發(fā)光的原理，定位V形坑位置，記錄其坐標(biāo)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種半導(dǎo)體發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于：所述的V形坑定位蝕刻技術(shù)采用ICP干法蝕刻，根據(jù)V形坑的坐標(biāo)位置對其上方掩膜進行精確蝕刻。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種半導(dǎo)體發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于：所述的掩膜層的掩膜材料為光刻膠、SiO2、SiNx、PS球中的一種。
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