[發明專利]一種具有量子阱保護層的發光二極管及其制備方法

在審

• 申請號: 201710559480.9
• 申請日: 2017-07-11
• 公開（公告）號: CN107302043A
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 林繼宏;林兓兓;蔡吉明;張家宏
• 申請（專利權）人: 安徽三安光電有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/06;H01L33/20
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技術領域

本發明屬于半導體技術領域，尤其涉及一種具有量子阱保護層的發光二極管及其制備方法，用于提高發光二極管的使用壽命。

背景技術

ESD失效是一種靜電放電所引起的Chip破壞，在MOS IC的產品中非常重視此現象，對LED而言，因白光LED使用不導電的藍寶石基板，而且基板與GaN等材料間因晶格不匹配會形成內部缺陷（如差排），對ESD的損害更為明顯。靜電放電可能產生半導體接合點（junction）立即失效或特性的永久漂移及潛在的損壞，這些現象都會導致器件衰減的速率增加。目前有幾種現象可用來幫助判斷Chip是否遭受靜電破壞，譬如反向偏壓漏電流增大、chip僅局部發光、chip表面出現局部熔融點等。有時，一開始的靜電破壞的程度不高，LED的電特性、發光特性、chip表面完整性皆無異議，但這種破壞會因累積而逐漸明顯，有時卻也可能安然度過整個產品生命周期，因此造成產品的客退率忽高忽低。

發明內容

為解決上述技術問題，一種具有量子阱保護層的發光二極管，其依次包括N型半導體層、應力釋放層、多量子阱結構層、低溫P型層和P型半導體層，其特征在于：所述發光二極管還包括位于所述多量子阱結構層和低溫P型層之間的上保護層以及位于應力釋放層與多量子阱結構之間的下保護層，所述下保護層包括第一子保護層以及位于第一子保護層上的第二子保護層，所述上保護層包括第三子保護層以及位于第三子保護層上的第四子保護層。

優選的，所述第一子保護層的能級高于第二子保護層，所述第三子保護層的能級低于所述第四子保護層。

優選的，所述第一子保護層的能級等于所述第四子保護層的能級，所述第二子保護層的能級等于所述第三子保護層的能級。

優選的，所述第一子保護層為AlN子保護層，所述第二子保護層為GaN子保護層。

優選的，所述第三子保護層為GaN子保護層，所述第四子保護層為AlN子保護層。

優選的，所述第一子保護層與所述第四子保護層的厚度均為10?~50?。

優選的，所述第二子保護層與所述第三子保護層的厚度均為100?~200?。

優選的，所述應力釋放層為Inx1Ga1-x1N/GaN超晶格結構，其中，0.02<x1<0.2。

優選的，該發光二極管還包括位于低溫P型層和P型半導體層之間的電子阻擋層。

本發明還提供了一種具有量子阱保護層的發光二極管的制備方法，其至少包括如下步驟：

S1、生長N型半導體層；

S2、于所述N型半導體層上繼續生長應力釋放層；

S3、所述應力釋放層生長結束后，于800℃~1000℃、純氮氣氣氛下生長下保護層，所述下保護層包括第一子保護層以及位于第一子保護層上的第二子保護層；

S4、于所述下保護層上繼續生長多量子阱結構層；

S5、所述多量子阱結構層生長結束后，于800℃~1000℃、純氮氣氣氛下生長上保護層，所述上保護層包括第三子保護層以及位于第三子保護層上的第四子保護層；

S6、繼續于上保護層上生長低溫P型層和P型半導體層。

優選的，所述步驟S2于溫度600~800℃，含氫氣氣氛下生長。

優選的，所述步驟S6還包括在低溫P型層和P型半導體層之間生長電子阻擋層的步驟。

本發明至少具有以下有益效果：在多量子阱結構層上、下分別設置上保護層和下保護層，將多量子阱結構層包覆在其中，借由第一子保護層與第二子保護層以及第三子保護層與第四子保護層結構與能級的變化，降低缺陷延伸至量子阱結構層，抑制電子溢流現象。且提高逆崩潰電壓程度，降低反向溢出電流，加強了LED芯片使用壽命。

附圖說明

圖1 本發明具體實施方式之發光二極管結構示意圖。

圖2 本發明具體實施方式之保護層、多量子阱結構層結構示意圖。

圖3 本發明具體實施方式之下保護層、多量子阱結構層、上保護層能級示意圖。

圖4 本發明具體實施方式之發光二極管的制備方法。

附圖標注：100：N型半導體層；200：應力釋放層；300：下保護層；310：第一子保護層；320：第二子保護層；400：多量子阱結構層；500：上保護層；510：第三子保護層；520：第四子保護層；600：低溫P型層；700：P型半導體層；800：電子阻擋層。

具體實施方式