一種led製備方法、led和晶片的製作方法
2023-07-06 03:31:51 1
一種led製備方法、led和晶片的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種LED製備方法、LED和晶片，方法包括：在襯底上生成緩衝層；在緩衝層上依次生長非摻雜的氮化鎵層和N型氮化鎵層；在N型氮化鎵層上生長至少一個量子阱結構；在最後生成的量子阱結構上生長電子阻擋層；在電子阻擋層上生長至少一層插入層，插入層由P型氮化鎵層和銦鋁鎵氮層組成，銦鋁鎵氮層生長在P型氮化鎵層之上；在最後生成的插入層上生長P型氮化鎵層。本發明製備的LED具有高載流子遷移率插入層，空穴在此層能夠充分遷移和擴散，因此能夠提高空穴的注入效率，從而有效降低工作電壓，LED發光效率增強，而且提高了空穴在P型層的分布均勻性，使得發光更加均勻，在該層電流能夠擴散充分，有效提高了器件的抗靜電能力。
【專利說明】一種LED製備方法、LED和晶片
【技術領域】
[0001]本發明涉及發光二極體(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製備方法、LED和晶片。
【背景技術】
[0002]II1-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，是繼矽(Si)和砷化鎵(GaAs)之後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是製造藍綠光LED最主要的材料，在產業界開始全面地推行。
[0003]目前，氮化鎵LED的製備方法是通過僅在異質襯底如藍寶石或者矽襯底上生長外延層製備而成，然而在製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，而且由於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，由於空穴二維擴展能力較差，導致LED工作時電流遷移並不是均勻分布的，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】
[0004]本發明提供一種LED製備方法，通過在現有的LED中進一步引入插入層，藉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，提高了所製備LED的抗靜電能力。
[0005]本發明還提供了上述LED製備方法製成的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。
[0006]本發明還提供了包括上述LED的晶片，晶片工作電壓降低，發光亮度增大。
[0007]第一方面，本發明提供一種LED製備方法,包括:
[0008]在襯底上通過金屬源和氨氣反應生成緩衝層；
[0009]在所述緩衝層上依次生長非摻雜的氮化鎵(GaN)層和N型氮化鎵(N-GaN)層；
[0010]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；
[0011]在最後生成的所述量子阱結構上生長電子阻擋層；
[0012]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；
[0013]在最後生成的所述插入層上生長P-GaN層。
[0014]一個具體方案中，控制反應環境的溫度為500_550°C，壓力為200_600mbar，通入金屬源和氨氣，在襯底上形成厚度為IO-1OOnm的緩衝層，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、矽、碳化矽、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III A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，所述氨氣用於提供氮源，根據所選的金屬源，對應生成的緩衝層可以為GaN、InN、AlN等或混合物。所述生產緩衝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:M0CVD)設備、分子束外延(Molecularbeam 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(也適用於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，以使最終生成的緩衝層的厚度在5-100nm範圍內。
[0015]本發明的實施方案，緩衝層生成完成，控制溫度800?1100°C，壓力為200-600mbar，通入鎵源化合物和NH3，在所述緩衝層上形成厚度為500?2000nm的非摻雜的GaN層，其中，鎵源化合物可以為三乙基鎵或三甲基鎵，接著，控制溫度為1000?1100°C，壓力為200-600mbar，維持通入鎵源化合物和NH3,並摻入N型雜質，所述N型雜質的摻雜濃度為IxlO17?5xl019cnT3，在所述非摻雜的GaN層上形成厚度為1000?3000nm的N-GaN層。該過程中，由於適當的溫度和壓力環境，緩衝層會發生分解與聚合，會在襯底表面擴散並遷移，形成具有均勻分布的晶核結構(可用「晶核島」形容)，此時通入的鎵源化合物和NH3則使緩衝層的晶核島長大且合併，生成非摻雜的GaN層。
[0016]摻雜是本領域中的公知常識和手段，N型雜質為製備LED中摻入的能夠提供導電電子，從而改善導電特性的一類雜質，一般摻入的N型雜質可以為娃或娃燒。
[0017]根據本發明的實施方案，完成非摻雜GaN層和N-GaN層的設置後，可以按照以下步驟進行量子阱結構的生長，步驟1:控制溫度為800?900°C，壓力為200-600mbar，通入鎵源化合物和氨氣，在所述N-GaN層上生長GaN量子壘層。在所述N-GaN層上生長所述GaN量子壘層時，可以摻入N型雜質形成N-GaN量子壘層，也可以不摻入N型雜質，形成非摻雜的GaN量子壘層。其中，在本發明中，不管哪種量子壘層，量子壘層的厚度都為5-25nm，在本發明中量子壘層不限於只是GaN量子壘層，還可以為AlGaN量子壘層或InGaN量子壘層；步驟
2:控制溫度為700?800°C，壓力為200-600mbar，通入鎵源化合物、銦源化合物和氨氣，其中銦源化合物可以為三乙基銦、三甲基銦，在所述GaN量子壘層上生長氮化鎵銦(InGaN)量子阱層，所述InGaN量子阱層為非摻雜的InGaN量子阱層，其中，在本發明中，不管哪種量子阱層，量子阱層的厚度都為l_5nm，所述InGaN量子阱層組成中，基於化學計量，銦(In)的摩爾含量為A，且0〈A〈1，即，InGaN量子阱層組成中In的摩爾含量表示單位摩爾InGaN中In的摩爾百分比。所述量子壘層和所述量子阱層組成一個厚度為6-30nm的量子阱結構，需要說明的是，量子壘層的厚度習慣上用壘寬來表示，量子阱層的厚度習慣上用阱寬來表示，一個量子阱結構的厚度習慣用周期厚度表示，周期厚度由阱寬加上壘寬。在本發明中，所述量子阱結構的數量可以為1-50，通過上述步驟I和步驟2即得到I個所述量子阱結構，當所述量子阱結構的數量為2個時，則步驟3:重複一次所述步驟I和步驟2製得第2個量子阱結構，即在步驟2生成的所述量子阱層上再生長一個量子阱結構，若為多個量子阱結構，則根據量子阱的數量重複步驟I和步驟2，所述量子阱結構為至少2個時，形成GaN/InGaN多量子阱的結構。
[0018]本發明的實施方案中，完成量子阱結構的生成後，控制溫度為800?900°C，壓力為200-600mbar，通入鎵源化合物和氨氣，在最後生成的所述量子阱結構的所述量子阱層上再生長一層所述GaN層，S卩，當所述量子阱結構為多量子阱結構時，在最後生成的量子阱結構的量子阱層上生長一層GaN層，該GaN層中可以摻入雜質也可以不摻入雜質，具體的可以參見步驟I中生成的所述GaN層；接著控制溫度為800-1000°C，壓力為200_600mbar，通入鎵源化合物、鋁源化合物、銦源化合物和氨氣，其中，鋁源化合物可以為三乙基鋁、三甲基鋁，在最後生長的所述GaN層上繼續生長一層InAlGaN電子阻擋層，所述InAlGaN電子阻擋層厚度為lO-lOOnm，所述InAlGaN電子阻擋層組成中In的摩爾含量為M，鋁(Al)的摩爾含量為N，鎵(Ga)的摩爾含量為1-M-N，其中，0〈M〈1，0〈N〈1。
[0019]本發明的實施方案中，在生長了 InAlGaN電子阻擋層上可以通過步驟A和步驟B生成至少一層插入層，步驟A:控制溫度為900-1100°C，壓力為200-600mbar，通入鎵源化合物、P型雜質和氨氣，在所述InAlGaN電子阻擋層上生長所述P-GaN層，在本發明中，P型雜質與N型雜不同的是:P型雜質為製備LED中摻入的能夠提供空穴，從而改善導電特性的一類雜質，一般P型雜質可以為鎂，P型雜質的摻雜濃度為IX IO18CnT3?5X 102°cm_3,所述P-GaN層厚度為10-200nm ;接著執行步驟B:控制反應環境的溫度為900-1100°C，壓力為200-600mbar，通入鎵源化合物、鋁源化合物、銦源化合物、P型雜質和氨氣，在所述P-GaN層上生長InAlGaN層，所述InAlGaN層厚度為l_5nm，所述InAlGaN層的P型雜質的摻雜濃度為IX IO18CnT3?5X 102°cm_3，所述InAlGaN層組成中In的摩爾含量為M，Al的摩爾含量為N，Ga的摩爾含量為1-M-N，其中，0〈M〈1，0〈N〈1，所述P-GaN層和所述InAlGaN層組成所述插入層。
[0020]本發明的具體實施方案,可以通過步驟A和步驟B生成單層P-GaN/InAlGaN插入層，也可以為多層，所述插入層的層數範圍為1-20層，當所述插入層為2層時，則執行步驟C:重複一次步驟A和步驟B，所述插入層為多層時，根據插入層的層數依次重複步驟A和步驟B，形成{P-GaN/InAlGaN}超晶格結構。
[0021]在上述方案中，最後，溫度控制為900-1100°C，壓力為200_600mbar，通入鎵源化合物、P型雜質和氨氣，在最後生成的所述InAlGaN層上生長一層厚度為10_200nm的P-GaN層，即:所述插入層為單層時，則在所述插入層的InAlGaN層上覆蓋一層P-GaN層，當所述插入層為多層時，則在最後生成的所述InAlGaN層上覆蓋一層P-GaN層，所述P-GaN層中P型雜質的摻雜濃度為I X IO18CnT3?5X IO2ciCnT3。
[0022]本發明提供的所述P-GaN/InAlGaN插入層中InAlGaN層為具有高載流子遷移率層，空穴在此層能夠充分遷移和擴散，形成良好的空穴傳導層，而且具有高載流子遷移率層能夠提高空穴的注入效率，空穴注入效率提高能夠有效降低工作電壓，具有高載流子遷移率層還能夠提高空穴在P型層的分布均勻性，從而使得發光更加均勻，而傳統的P型層易形成電流通道，限制了發光效率的提高，此高載流子遷移率層的存在能夠很好地解決這個問題，另外具有高載流子遷移率層使電流能夠在此層擴散充分，能夠有效提高器件的抗靜電能力。
[0023]除有特別說明，在本發明中，形成摻雜層(例如N-GaN層、P-GaN層)時，摻雜濃度表示每立方釐米中含有的雜質原子個數；實施本發明的各生長過程中可使用本領域製備LED常用的各類設備提供反應室，例如MOCVD設備、MBE設備和HVPE設備等，其中MOCVD設備為利用金屬有機化學氣相沉積技術將金屬有機化合物以熱分解反應方式在襯底上進行氣相沉積從而製備LED的設備，MBE設備為利用分子束外延技術製備LED的設備，HVPE設備為利用氫化物氣相外延技術製備LED的設備，在具體實施過程，可以根據實際情況和需要確定相應的設備。
[0024]本發明還提供一種LED，其按照上述任一方法製備得到。
[0025]本發明進一步提供一種晶片，包括:至少一個上述的LED。
[0026]本發明提供一種改進的LED製備方法，製備的LED具有高載流子遷移率插入層，空穴在此層能夠充分遷移和擴散，因此能夠提高空穴的注入效率，從而有效降低工作電壓，LED發光效率增強，而且提高了空穴在P型層的分布均勻性，使得發光更加均勻，電流在該層能夠擴散充分，有效提高了器件的抗靜電能力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1為本發明實施例一提供的LED的結構示意圖；
[0028]圖2為本發明實施例二提供的LED的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0029]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0030]實施例一
[0031]在本實施例中，通過下述LED製備方法製備而成的LED中插入層為單層插入層，量子阱結構為多量子阱結構，在製備過程中生成的各層可以參見圖1，圖1為本發明實施例一提供的LED的結構示意圖，本實施例中選用的反應設備為M0CVD，選用的襯底為矽襯底。
[0032]1、控制MOCVD反應室溫度為520°C，壓力為600mbar，通入三甲基鎵(150mL/min)和NH3 (60L/min)，設定生長時間為3分鐘(本實施例中各物質的通入時間即為生長時間)，在矽襯底(Si) 101上發生反應，形成厚度為25nm的GaN緩衝層102。
[0033]2、控制溫度為1050°C，壓力為200mbar，通入三甲基鎵(280mL/min)和氨氣(65L/min)，設定生長時間為30分鐘，在GaN緩衝層102上生長一層厚度為1500nm的非摻雜的GaN 層 103。
[0034]3、溫度維持在1050°C，壓力維持在200mbar，通入三甲基鎵(300mL/min)和氨氣(65L/min)，設定生長時間為40分鐘，並摻入矽烷，生長一層厚度為1500nm的N-GaN層104，N-GaN層104中矽烷的摻雜濃度為I X IO19CnT3 ；
[0035]4、控制反應室溫度為840°C，壓力為300mbar，通入三乙基鎵(360mL/min)和氨氣(40L/min)，摻入Si雜質，Si摻雜濃度為I X 1018cnT3，設定生長時間為2分30秒，在N-GaN層104上生長一層摻雜的GaN量子壘層105，GaN量子壘層105的厚度為12nm。
[0036]5、控制反應室溫度為760°C，壓力為300mbar，通入三乙基鎵(120mL/min)、三甲基銦(400mL/min)和氨氣(40L/min)，設定生長時間為I分30秒，在上述GaN量子壘層105上生長一層非摻雜的InGaN量子阱層106，InGaN量子阱層106的厚度為3nm，InGaN量子阱層106中In的摩爾含量約為10%。GaN量子壘層105和InGaN量子阱層106組成厚度為15nm的量子阱結構X。
[0037]6、重複第4步和第5步8個循環，形成包含9個GaN/InGaN量子講的多量子講結構Y。
[0038]7、控制反應室溫度為840°C，壓力為300mbar，通入三乙基鎵(360mL/min)和氨氣(40L/min)，設定生長時間為I分鐘，在生成的第9個GaN/InGaN量子阱結構的InGaN量子講層106上生長一層非摻雜的GaN層107。
[0039]8、控制溫度為900°C，壓力為200mbar，通入三甲基鎵(120mL/min)、三甲基鋁(60mL/min)、三甲基銦(60mL/min)和氨氣(20L/min),設定生長時間2分鐘，在非摻雜的GaN層107上生長一層InAlGaN電子阻擋層108，，InAlGaN電子阻擋層108中Al的摩爾含量為15%，In摩爾含量為1%，InAlGaN電子阻擋層108的厚度為15nm。
[0040]9、在InAlGaN電子阻擋層的基礎上生長P型GaN，控制溫度為980°C，壓力為200mbar,通入三甲基鎵(120mL/min), 二茂鎂(400mL/min)和氨氣(65L/min),設定生長時間為8min，在InAlGaN電子阻擋層108上生長P-GaN層109，P-GaN層109的厚度為80nm，Mg的摻雜濃度為2.3X 102°cm_3。
[0041]10、控制溫度降為900°C，壓力為200mbar，通入三乙基鎵(340mL/min)、三甲基鋁(20mL/min)、三甲基銦(200mL/min)、二茂鎂(50mL/min)和氨氣(20L/min),設定生長時間為I分鐘，在P-GaN層109上生長InAlGaN層1010，InAlGaN層1010中In的摩爾含量為10%，Al的摩爾含量為15%，Mg的摻雜濃度為2 X 1019cnT3，InAlGaN層1010的厚度約為3nm，P-GaN層109和InAlGaN層1010組成單層高載流子遷移率插入層M。
[0042]11、重複第9步，S卩，在InAlGaN層1010上再生長一層P-GaN層109，此單層高載流子遷移率插入層的LED製備完成。
[0043]將實施例一製備而成的LED製作成350 μ mX 350 μ m晶片，通入20mA的電流，測得工作電壓為2.95V，發光亮度為32mW。
[0044]作為對比，採用按照現有的製備方法得到LED製作成350 μ mX 350 μ m晶片，通入20mA的電流，測得工作電壓約為3.1V，發光亮度約為29mW。
[0045]本實施例提供的LED製備方法，製備的LED具有高載流子遷移率插入層，空穴在此層能夠充分遷移和擴散，形成良好的空穴傳導層，因此能夠提高空穴的注入效率，當空穴注入效率提高時能夠有效降低工作電壓，同時高載流子遷移率插入層能夠提高空穴在P型層的分布均勻性，使得發光更加均勻，而傳統的P型層易形成電流通道，限制了發光效率的提高，此高載流子遷移率層的存在能夠很好地解決發光效率的問題，此外，電流在高載流子遷移率插入層內能夠擴散充分，有效提高了器件的抗靜電能力。
[0046]實施例二
[0047]在本實施例中，通過下述LED製備方法製備而成的LED中插入層為多層插入層，SP插入層為超晶格插結構，製備過程中生成的各層可以參見圖2，圖1為本發明實施例二提供的LED的結構示意圖，本實施例中選用的反應設備為M0CVD，選用的襯底為矽襯底。
[0048]1、控制MOCVD反應室溫度為520°C，壓力為600mbar，通入三甲基鎵(150mL/min)和NH3 (60L/min)，設定生長時間為3分鐘(本實施例中各物質的通入時間即為生長時間)，在矽襯底(Si) 201上發生反應，形成厚度為25nm的GaN緩衝層202。
[0049]2、控制溫度為1050°C，通入三甲基鎵(280mL/min)和氨氣(65L/min)，設定生長時間為30分鐘，壓力保持200mbar，在GaN緩衝層202生長一層厚度為1500nm的非摻雜的GaN層 203。
[0050]3、溫度維持在1050°C，壓力維持在200mbar，通入三甲基鎵(300mL/min)和氨氣(65L/min),設定生長時間為40分鐘，並摻入矽烷，生長一層厚度為1500nm的N-GaN層204，N-GaN層204中矽烷的摻雜濃度為I X IO1W30
[0051]4、控制溫度為840°C，壓力為300mbar，通入三乙基鎵(360mL/min)和氨氣(40L/min)，摻入Si雜質，Si摻雜濃度為I X 1018cnT3，設定生長時間為2分30秒，在N-GaN層204上生長一層摻雜的GaN量子壘層205，GaN量子壘層205的厚度為12nm。
[0052]5、控制溫度為760°C，壓力維持在300mbar，通入三乙基鎵(120mL/min)、三甲基銦(400mL/min)和氨氣(40L/min)，設定生長時間為I分30秒，在上述GaN量子壘層205上生長一層非摻雜的InGaN量子阱層206，InGaN量子阱層206的厚度為3nm，InGaN量子阱層206中In的摩爾含量約為10%。GaN量子壘層205和InGaN量子阱層206組成一個厚度為15nm的量子阱結構X。
[0053]6、重複第4步和第5步8個循環，形成包含9個GaN/InGaN量子講的多量子講結構Y。
[0054]7、控制反應室溫度為840°C，壓力為300mbar，通入三乙基鎵(360mL/min)和氨氣(40L/min)，設定生長時間為I分鐘，在生成的第9個GaN/InGaN量子阱結構的InGaN量子講層206上生長一層非摻雜的GaN層207。
[0055]8、控制溫度為900°C，壓力為200mbar，通入三甲基鎵(120mL/min)、三甲基鋁(60mL/min)、三甲基銦(60mL/min)和氨氣(20L/min),設定生長時間2分鐘，在非摻雜的GaN層207上生長一層InAlGaN電子阻擋層208，InAlGaN電子阻擋層208中Al的摩爾含量為15%，In的摩爾含量為1%，InAlGaN電子阻擋層208的厚度為15nm。
[0056]9、在InAlGaN電子阻擋層的基礎上生長P型GaN，將溫度控制為980°C，壓力為200mbar,通入三甲基嫁(60mL/min), 二茂續(200mL/min)和氨氣(65L/min),設定生長時間為4min，在InAlGaN電子阻擋層208上生長P-GaN層209，P-GaN層209的厚度為20nm，Mg的摻雜濃度為2.3 X IO2ciCnT3。
[0057]10、將溫度控制為900°C，壓力為200mbar，通入三乙基鎵(340mL/min)、三甲基鋁(20mL/min)、三甲基銦(200mL/min)、二茂鎂(50mL/min)和氨氣(20L/min),設定生長時間為I分鐘，在P-GaN層209上生長InAlGaN層2010，InAlGaN層2010中In的摩爾含量為10%，Al的摩爾含量為15%，Mg的摻雜濃度為2 X 1019cnT3，InAlGaN層2010的厚度約為3nm，P-GaN層209和InAlGaN層2010組成單層高載流子遷移率插入層M。
[0058]11、重複第9-10步8個循環，形成包含9層GaN/InAlGaN的超晶格高載流子遷移率插入層結構N。
[0059]12、繼續重複第9步，在第9層GaN/InAlGaN插入層的InAlGaN層2010上再生長一層P-GaN層209，此超晶格高載流子遷移率插入層LED結構完成。
[0060]將實施二製備而成的LED製作成350 μ mX 350 μ m晶片，通入20mA的電流，測得工作電壓為2.90V，發光亮度為35mW。[0061 ] 作為對比，採用現有的製備方法得到的LED製作成350 μ mX 350 μ m晶片，通入20mA的電流，測得工作電壓為3.1V，發光亮度為29mW。
[0062]本實施例提供的LED製備方法，製備的LED具有高載流子遷移率插入層，空穴在此層能夠充分遷移和擴散，形成良好的空穴傳導層，因此能夠提高空穴的注入效率，當空穴注入效率提高時能夠有效降低工作電壓，同時高載流子遷移率插入層能夠提高空穴在P型層的分布均勻性，使得發光更加均勻，而傳統的P型層易形成電流通道，限制了發光效率的提高，此高載流子遷移率層的存在能夠很好地解決發光效率的問題，此外，電流在高載流子遷移率插入層內能夠擴散充分，有效提高了器件的抗靜電能力。
[0063]最後應說明的是:以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的範圍。
【權利要求】
1.一種LED製備方法，其特徵在於，包括: 在襯底上通過金屬源和氨氣反應生成緩衝層； 在所述緩衝層上依次生長非摻雜的氮化鎵層和N型氮化鎵層； 在所述N型氮化鎵層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，所述至少一層插入層由P型氮化鎵層和銦鋁鎵氮層組成，且使銦鋁鎵氮層生長在所述P型氮化鎵層之上； 在生成的所述插入層上生長P型氮化鎵層。
2.根據權利要求1所述的LED製備方法，其特徵在於，所述在襯底上通過金屬源和氨氣反應生成緩衝層，包括: 控制反應環境的溫度500-550°C，壓力為200-600mbar，通入金屬源和氨氣，在所述襯底上形成厚度為5-100nm的緩衝層，其中，所述金屬源為第III A族金屬的烷基化合物的一種或多種。
3.根據權利要求1或2所述的LED製備方法，其特徵在於，所述在所述緩衝層上依次生長非摻雜的氮化鎵層和N型氮化鎵層，包括: 控制反應環境的溫度800~1100°C，壓力為200-600mbar，通入鎵源化合物和NH3，在所述緩衝層上形成厚 度為500~2000nm的非摻雜的氮化鎵層； 控制溫度1000~1100°C，壓力為200-600mbar，維持通入鎵源化合物和NH3，並摻入N型雜質，所述N型雜質的摻雜濃度為IxlO17~5xl019cnT3,在所述非摻雜的氮化鎵層上形成厚度為1000~3000nm的N型氮化鎵層。
4.根據權利要求1所述的LED製備方法，其特徵在於，所述在所述N型氮化鎵層上生長至少一個量子阱結構，包括: 步驟1、控制溫度800~900°C，壓力為200-600mbar，通入鎵源化合物和氨氣，在所述N型氮化鎵層上生長氮化鎵量子壘層，且該氮化鎵量子壘層的厚度為5-25nm ； 步驟2、調節溫度至700~800°C，壓力為200-600mbar，通入鎵源化合物、銦源化合物和氨氣，在所述氮化鎵量子壘層上生長氮化鎵銦量子阱層，基於所述氮化鎵銦量子阱層組成的化學計量關係，其中銦的摩爾含量為A，且0〈A〈1，所述氮化鎵銦量子阱層厚度為l-5nm，所述氮化鎵量子壘層和所述氮化鎵銦量子阱層組成一個厚度為6-30nm的量子阱結構；步驟3、根據確定的所述量子阱結構的數量重複上述步驟I和步驟2，所述量子阱結構的數量為1-50個。
5.根據權利要求1或4所述的LED製備方法，其特徵在於，所述在生成的所述量子阱結構上生長電子阻擋層，包括: 控制溫度800~900°C，壓力為200-600mbar，通入鎵源化合物和氨氣，在最後生成的所述量子阱結構的所述量子阱層上再生長一層所述氮化鎵層；然後 控制溫度800-1000°C，壓力為200-600mbar，通入鎵源化合物、鋁源化合物、銦源化合物和氨氣，使所述氮化鎵層上繼續生長一層銦鋁鎵氮電子阻擋層，所述銦鋁鎵氮電子阻擋層厚度為lO-lOOnm，所述銦鋁鎵氮電子阻擋層組成中銦的摩爾含量為M，鋁的摩爾含量為N，鎵的摩爾含量為1-M-N，其中，0〈M〈1，0〈N〈1。
6.根據權利要求1所述的LED製備方法，其特徵在於，所述在所述電子阻擋層上生長至少一層插入層，包括: 步驟A、控制溫度900-1100°C，壓力為200-600mbar，通入鎵源化合物、P型雜質和氨氣，在所述電子阻擋層上生長所述P型氮化鎵層； 步驟B、控制溫度在900-1100°C，壓力為200-600mbar，通入鎵源化合物、鋁源化合物、銦源化合物、P型雜質和氨氣，在所述P型氮化鎵層上生長所述銦鋁鎵氮層； 步驟C、根據確定的插入層的層數重複步驟A和B，所述插入層的層數為1-20層。
7.根據權利要求1或6所述的LED製備方法，其特徵在於， 形成插入層的P型氮化鎵層厚度為10-200nm，且其中P型雜質的摻雜濃度為IX 1018cm_3 ~5X102Clcm_3。
8.根據權利要求1或6所述的LED製備方法，其特徵在於， 插入層的銦鋁鎵氮層厚度為l_5nm，其中P型雜質的摻雜濃度為I X IO18CnT3~5X 102°cm_3，且所述銦鋁鎵氮層組成中銦的摩爾含量為M，鋁的摩爾含量為N，鎵的摩爾含量為 1-M-N，其中，0〈M〈1，0〈N〈1。
9.一種根據權利要求1~8任一項所述的LED製備方法製備的LED。
10.一種晶片，其特·徵在於，包括至少一個權利要求9所述的LED。
【文檔編號】H01L33/00GK103824917SQ201410065734
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月25日 優先權日:2014年2月25日
【發明者】黃小輝, 於浩, 周德保, 楊東, 康建, 梁旭東 申請人:圓融光電科技有限公司