CN102437260B - 氮化镓基紫外光发光二极管及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种氮化镓基紫外光发光二极管，包括基板、缓冲层及半导体发光结构，基板上形成若干阵列分布的凸起，相邻的凸起之间相互间隔形成一凹陷，基板于每一凹陷的底部形成一底面，缓冲层形成于基板的每一凹陷的底面，还包括横向生长增强层，横向生长增强层覆盖于基板及缓冲层之上，半导体发光结构位于横向生长增强层上。与现有技术相比，上述氮化镓基紫外光发光二极管的横向生长增强层内掺杂杂质，杂质提高形成横向生长增强层时的横向生长速度，进而提高横向生长增强层的生长品质，从而有助于最终形成具有较佳品质的氮化镓基紫外光发光二极管。本发明还公开一种氮化镓基紫外光发光二极管制造方法。

Description

氮化镓基紫外光发光二极管及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种发光二极管，尤其涉及一种氮化镓基紫外光发光二极管及其制造方法。
背景技术
氮化镓基紫外光发光二极管一般采用图案化基板以提高发光效率，且在氮化镓材料中加入铝以避免磊晶材料本身对紫外光的吸收。然，由于加入铝元素，上述氮化镓基紫外光发光二极管的磊晶材料在图案化基板上生长过程中，其横向生长相对缓慢，容易出现裂痕，难以形成具有较佳品质的氮化镓基紫外光发光二极管。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种具有较佳品质的氮化镓基紫外光发光二极管及其制造方法。
一种氮化镓基紫外光发光二极管，包括基板、缓冲层及半导体发光结构，基板上形成若干阵列分布的凸起，相邻的凸起之间相互间隔形成一凹陷，基板于每一凹陷的底部形成一底面，缓冲层形成于基板的每一凹陷的底面，还包括横向生长增强层，横向生长增强层覆盖于基板及缓冲层之上，半导体发光结构位于横向生长增强层上。
上述氮化镓基紫外光发光二极管的横向生长增强层内掺杂杂质，杂质提高形成横向生长增强层时的横向生长速度，进而提高横向生长增强层的生长品质，从而有助于最终形成具有较佳品质的氮化镓基紫外光发光二极管。
一种氮化镓基紫外光发光二极管制造方法，其包括以下步骤：提供基板，基板包括若干阵列分布的凸起，相邻的凸起之间相互间隔一凹陷，基板于每一凹陷的底部形成一底面；于基板的每一凹陷的底面上形成缓冲层，缓冲层仅部分填充于基板的每一个凹陷内；于基板及缓冲层之上形成横向生长增强层；于横向生长增强层上形成半导体发光结构。
下面参照附图，结合具体实施例对本发明作进一步的描述。
附图说明
图1为本发明实施方式中的氮化镓基紫外光发光二极管的剖面示意图。
主要元件符号说明
氮化镓基紫外光发光二极管10
基板11
第一表面111
第二表面112
凸起113
凹陷114
底面115
缓冲层12
横向生长增强层13
平面131
半导体发光结构14
n型半导体层141
发光层142
p型半导体层143
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明作进一步的详细说明。
请参阅图1，本发明实施方式提供的氮化镓基紫外光发光二极管10包括基板11、缓冲层12、横向生长增强层13及半导体发光结构14。
所述基板11的材料可以为蓝宝石、碳化硅、硅等材料构成。在本实施方式中所述基板11的材料为蓝宝石。基板11为图案化基板，其包括相对设置的第一表面111及第二表面112，基板11的第一表面111上形成若干阵列分布的凸起113，相邻的凸起113之间相互间隔形成一凹陷114，凹陷114的深度优选为0.5μm-2μm。基板11于每一凹陷114的底部形成一底面115。
缓冲层12的材料可以为氮化物，例如GaN、AlN、InN、MgxNy/GaN、SixNy/GaN、InxGa1-xN/InyGa1-yN及InxAlyGa1-x-yN的任意一项组合，缓冲层12的厚度优选为20nm-30nm。缓冲层12形成于基板11的每一凹陷114的底面115上，且仅部分填充于基板11的每一个凹陷114内。
横向生长增强层13的材料为掺杂杂质的AlxGa1-xN，其中0.01＜x＜0.2，杂质选自镁、铬、锰、铁、钼、锌或者钴其中一种，杂质的掺杂浓度为1017-1020cm-3。横向生长增强层13覆盖于基板11及缓冲层12之上，且完全填充基板11的凹陷114。横向生长增强层13的厚度大于基板11的凹陷114的深度且小于3μm。横向生长增强层13的顶面为光滑的平面131以进一步形成半导体发光结构14。
半导体发光结构14包括形成在横向生长增强层13的平面131上的n型半导体层141、形成在所述n型半导体层141上的发光层142以及形成在所述发光层142上的p型半导体层143。n型半导体层141、发光层142及p型半导体层143的材料为氮化物，所述发光层142可以为单异质结构、双异质结构、单量子井结构或是多重量子井结构。
横向生长增强层13内掺杂杂质，杂质提高形成横向生长增强层13时的横向生长速度，进而提高横向生长增强层13的生长品质，从而有助于最终形成具有较佳品质的氮化镓基紫外光发光二极管。
本发明实施方式提供的一种氮化镓基紫外光发光二极管的制造方法包括以下几个步骤：
提供图案化基板11，基板11上形成若干阵列分布的凸起113，相邻的凸起113之间相互间隔形成一凹陷114，基板11于每一凹陷114的底部形成一底面115。
于基板11的每一凹陷114的底面115上形成缓冲层12，缓冲层12仅部分填充于基板11的每一个凹陷114内。
于基板11及缓冲层12之上形成横向生长增强层13，横向生长增强层13的厚度大于基板11的凹陷114的深度且小于3μm，横向生长增强层13的顶面为光滑的平面131以进一步形成半导体发光结构14。
于横向生长增强层13上形成半导体发光结构14，其采用金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)或者分子束外延生长(MBE)制程工艺。

Claims (7)

1.一种氮化镓基紫外光发光二极管，包括基板、缓冲层及半导体发光结构，基板上形成若干阵列分布的凸起，相邻的凸起之间相互间隔形成一凹陷，基板于每一凹陷的底部形成一底面，其特征在于：缓冲层形成于基板的每一凹陷的底面，氮化镓基紫外光发光二极管还包括横向生长增强层，横向生长增强层覆盖于基板及缓冲层之上，且完全填充基板的凹陷，半导体发光结构位于横向生长增强层上，半导体发光结构包括形成在横向生长增强层上的n型半导体层、形成在所述n型半导体层上的发光层以及形成在所述发光层上的p型半导体层，横向生长增强层为掺杂杂质的AlxGa1-xN，0.01<x<0.2，杂质选自镁、铬、锰、铁、钼、锌或者钴其中一种，杂质的掺杂浓度为1017—1020cm-3。
2.如权利要求1所述的氮化镓基紫外光发光二极管，其特征在于：缓冲层仅部分填充于基板的每一个凹陷内。
3.如权利要求1所述的氮化镓基紫外光发光二极管，其特征在于：横向生长增强层的厚度大于基板的凹陷的深度且小于3μm。
4.如权利要求1所述的氮化镓基紫外光发光二极管，其特征在于：横向生长增强层的顶面为光滑的平面以进一步形成半导体发光结构。
5.如权利要求1所述的氮化镓基紫外光发光二极管，其特征在于：凹陷的深度为0.5μm—2μm。
6.一种氮化镓基紫外光发光二极管制造方法，其包括以下步骤：
提供基板，基板包括若干阵列分布的凸起，相邻的凸起之间相互间隔一凹陷，基板于每一凹陷的底部形成一底面；
于基板的每一凹陷的底面上形成缓冲层，缓冲层仅部分填充于基板的每一个凹陷内形成于基板的每一凹陷的底面；
于基板及缓冲层之上形成横向生长增强层，横向生长增强层完全填充基板的凹陷，横向生长增强层为掺杂杂质的AlxGa1-xN，0.01<x<0.2，杂质选自镁、铬、锰、铁或者钴其中一种，杂质的掺杂浓度为1017—1020cm-3；
于横向生长增强层上形成半导体发光结构，半导体发光结构包括形成在横向生长增强层上的n型半导体层、形成在所述n型半导体层上的发光层以及形成在所述发光层上的p型半导体层。
7.如权利要求6所述的氮化镓基紫外光发光二极管制造方法，其特征在于：凹陷的深度为0.5μm—2μm，横向生长增强层的厚度大于基板的凹陷的深度且小于3μm，横向生长增强层的顶面为光滑的平面以进一步形成半导体发光结构。
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