CN105633241A - 一种氮化物发光二极管及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氮化物发光二极管及其制作方法，其特征在于：N型氮化物通过位错过滤层过滤高Pits密度的第一N型氮化物的Pits，再形成低pits密度的第二N型氮化物；然后，将形成P型氮化物一侧的氮化物蚀刻至高Pits密度的第一N型氮化物，继续形成高Pits密度的第三N型氮化物，依次形成高Pits密度的量子阱和P型氮化物，形成具有N型低Pits密度而量子阱具有高Pits密度的氮化物发光二极管，从而获得兼具N型高反向击穿电压、低漏电和高亮度量子阱的发光二极管。
Description
技术领域
本发明涉及半导体光电器件领域，特别是一种具有N型低Pits密度且量子阱高Pits密度的氮化物发光二极管。
背景技术
现今，发光二极管（LED），特别是氮化物发光二极管因其较高的发光效率，在普通照明领域已取得广泛的应用。氮化物与衬底之间具有较大的晶失配和热失配，导致生长的氮化物具有很高的位错密度。目前研究表明，氮化物发光二极管能够在如此高位错密度的基底上获得高亮度的原因正是由于多量子阱开出很高的Pits密度，形成局域的量子发射和散射。但是，N型和P型的位错密度高又会存在反向击穿电压低，漏电大等性能问题。
发明内容
鉴于现有技术存在的问题，为了获得兼具高反向击穿电压、低漏电和高亮度量子阱的发光二极管，本案提出一种具有N型低Pits密度（1E7~1E9cm2）且量子阱高Pits密度(1E9~1E12cm2)的氮化物发光二极管及其制作方法。
本发明的目的是：提供一种氮化物发光二极管及其制作方法，高Pits密度的量子阱可以获得极大的亮度提升，低Pits密度的N型氮化物则可以改善反向性能，从而获得兼具N型高反向击穿电压、低漏电和高亮度量子阱的发光二极管。
根据本发明的第一方面，一种氮化物发光二极管，依次包括：衬底，缓冲层，高Pits密度的第一N型氮化物，位错过滤层，低Pits密度的第二N型氮化物，钝化层，高Pits密度的第三N型氮化物，高Pits密度的量子阱，P型氮化物，其特征在于：N型氮化物通过位错过滤层过滤第一N型氮化物的Pits，再形成低pits密度的第二N型氮化物；然后，将形成P型氮化物一侧的氮化物蚀刻至高Pits密度的第一N型氮化物，继续形成高Pits密度的第三N型氮化物，再依然形成高Pits密度的量子阱和P型氮化物，形成具有N型低Pits密度而量子阱高Pits密度的氮化物发光二极管，从而获得兼具N型高反向击穿电压、低漏电和高亮度量子阱的发光二极管。
进一步地，所述衬底为蓝宝石、碳化硅、硅、氮化镓、氮化铝、ZnO等适合外延生长的衬底。
进一步地，所述高Pits密度的第一N型氮化物、第三N型氮化物和多量子阱的Pits密度为1E9~1E12cm2。
进一步地，所述低Pits密度的第二N型氮化物的Pits密度为1E7~1E9cm2。
进一步地，所述位错过滤层为低温的AlxGa1-xN/GaN超晶格结构，Al组分x为0~1。
根据本发明的第二方面，一种氮化物发光二极管的制作方法，包含以下步骤：（1）采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）在衬底上依次外延生长缓冲层、高Pits密度的第一N型氮化物、位错过滤层，低Pits密度的第二N型氮化物；（2）制作N型低Pits密度，P型一侧高Pits密度的模板，先将外延片取出反应室，在第二N型氮化物上沉积钝化层，然后，在准备生长P型氮化物一侧采用干蚀刻方法蚀刻至高Pits密度的第一N型氮化物；（3）重新放入反应室进行外延生长，在准备生长P型氮化物一侧依次生长高Pits密度的第三N型氮化物，高Pits密度的量子阱，P型氮化物；（4）去除第二N型氮化物一侧的钝化层，沉积N型电极和P型电极。
进一步地，所述步骤（1）的位错过滤层采用低温生长方法，将反应室温度降至650~850度，优选750度，生长低温的AlxGa1-xN/GaN的超晶格的位错过滤层，将高Pits密度的第一N型氮化物的Pits密度降低至1E7~1E9cm2，优选5E7cm2。
进一步地，所述步骤（2）先将外延片取出反应室，在第二N型氮化物上沉积钝化层，钝化层材料为SiO2、SiNx等，优选择SiO2，厚度为10~5000nm，优选100nm，然后，在准备生长P型氮化物一侧采用干蚀刻方法蚀刻至高Pits密度的第一N型氮化物。
进一步地，所述步骤（3）重新放入反应室进行外延生长，在准备生长P型氮化物一侧依次生长高Pits密度的第三N型氮化物，高Pits密度的量子阱，Pits密度约5E9cm2，P型氮化物。
附图说明
图1为本发明实施例的一种氮化物发光二极管的示意图。
图2~图5为本发明实施例的一种氮化物发光二极管的制作方法的步骤（1）~（4）。
图示说明：100：衬底，101：缓冲层，102：第一N型氮化物，103：位错过滤层，104：第二N型氮化物，105：钝化层，106：第三N型氮化物，107：量子阱，108：P型氮化物，109：N型电极，110：P型电极。
具体实施方式
本实施例提供的氮化物发光二极管，如图1所示，依次包括：蓝宝石衬底100，缓冲层101，高Pits密度的第一N型氮化物102，位错过滤层(AlGaN/GaN超晶格)103，低Pits密度的第二N型氮化物104，钝化层105，高Pits密度的第三N型氮化物106，高Pits密度的量子阱107，P型氮化物108，其特征在于：N型氮化物通过位错过滤层103过滤第一N型氮化物102的Pits，再生长低pits密度的第二N型氮化物104；然后，将生长P型氮化物一侧的氮化物蚀刻至高Pits密度的第一N型氮化物，继续生长高Pits密度的第三N型氮化物106，再依次生长高Pits密度的量子阱107和P型氮化物108，形成具有N型低Pits密度而量子阱高Pits密度的氮化物发光二极管，高Pits密度的量子阱可以获得极大的亮度提升，低Pits密度的N型氮化物则可以改善反向性能，从而获得兼具N型高反向击穿电压、低漏电和高亮度量子阱的发光二极管。
一种氮化物发光二极管的制作方法的步骤（1）~（4）分别如图2~5所示。
首先，步骤（1）采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）在蓝宝石衬底100上依次外延生长缓冲层101、高Pits密度的第一N型氮化物102，位错密度为5E9cm2，然后，采用低温生长的方法生长位错过滤层103，将反应室温度降至750度，生长低温的AlxGa1-xN/GaN超晶格的位错过滤层，将第一N型氮化物的Pits过滤至5E7cm2，然后，生长低Pits密度的第二N型氮化物104，Pits密度约5E7cm2。
然后，步骤（2）制作N型低Pits密度，P型一侧高Pits密度的模板，先将外延片取出反应室，在第二N型氮化物104上沉积SiO2钝化层105，厚度约100nm，然后，在准备生长P型氮化物108一侧采用ICP干蚀刻方法蚀刻至高Pits密度的第一N型氮化物102，制作成模板。
接着，步骤（3）将模板重新放入反应室进行外延生长，在准备生长P型氮化物一侧依次生长高Pits密度的第三N型氮化物106，高Pits密度的量子阱107，Pits密度约5E9cm2，再生长P型氮化物108。
最后，步骤（4）去除第二N型氮化物104一侧的SiO2钝化层105，沉积N型电极109和P型电极110。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非用于限定本发明，本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明做出各种修饰和变动，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应视权利要求书范围限定。
Claims (9)
1.一种氮化物发光二极管，依次包括：衬底，缓冲层，高Pits密度的第一N型氮化物，位错过滤层，低Pits密度的第二N型氮化物，钝化层，高Pits密度的第三N型氮化物，高Pits密度的量子阱，P型氮化物，其特征在于：N型氮化物通过位错过滤层过滤第一N型氮化物的Pits，再形成低pits密度的第二N型氮化物；然后，将形成P型氮化物一侧的氮化物蚀刻至高Pits密度的第一N型氮化物，继续形成高Pits密度的第三N型氮化物，再依次形成高Pits密度的量子阱和P型氮化物，形成具有N型低Pits密度而量子阱高Pits密度的氮化物发光二极管，高Pits密度的量子阱可以获得极大的亮度提升，从而获得兼具N型高反向击穿电压、低漏电和高亮度量子阱的发光二极管。
2.根据权利要求1所述的一种氮化物发光二极管，其特征在于：所述衬底为蓝宝石、碳化硅、硅、氮化镓、氮化铝、ZnO适合外延生长的衬底。
3.根据权利要求1所述的一种氮化物发光二极管，其特征在于：所述高Pits密度的第一N型氮化物、第三N型氮化物和量子阱的Pits密度为1E9~1E12cm2。
4.根据权利要求1所述的一种氮化物发光二极管，其特征在于：所述低Pits密度的第二N型氮化物的Pits密度为1E7~1E9cm2。
5.根据权利要求1所述的一种氮化物发光二极管，其特征在于：所述位错过滤层为低温的AlxGa1-xN/GaN超晶格结构，Al组分x为0~1。
6.一种氮化物发光二极管的制作方法，包含以下步骤：（1）采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）在衬底上依次外延生长缓冲层、高Pits密度的第一N型氮化物、位错过滤层，低Pits密度的第二N型氮化物；（2）制作N型低Pits密度，P型一侧高Pits密度的模板，先将外延片取出反应室，在第二N型氮化物上沉积钝化层，然后，在准备生长P型氮化物一侧采用干蚀刻方法蚀刻至高Pits密度的第一N型氮化物；（3）重新放入反应室进行外延生长，在准备生长P型氮化物一侧依次生长高Pits密度的第三N型氮化物，高Pits密度的量子阱，P型氮化物；（4）去除第二N型氮化物一侧的钝化层，沉积N型和P型电极。
7.根据权利要求6所述的一种氮化物发光二极管的制作方法，其特征在于：所述步骤（1）的位错过滤层采用低温生长方法，将反应室温度降至650~850度，生长低温的AlxGa1-xN/GaN的超晶格的位错过滤层，将高Pits密度的第一N型氮化物的Pits密度降低至1E7~1E9cm2。
8.根据权利要求6所述的一种氮化物发光二极管的制作方法，其特征在于：所述步骤（2）先将外延片取出反应室，在第二N型氮化物上沉积钝化层，钝化层厚度为10~5000nm，然后，在准备生长P型氮化物一侧采用干蚀刻方法蚀刻至高Pits密度的第一N型氮化物。
9.根据权利要求6所述的一种氮化物发光二极管的制作方法，其特征在于：所述步骤（3）重新放入反应室进行外延生长，在准备生长P型氮化物一侧依次生长高Pits密度的第三N型氮化物，高Pits密度的量子阱，P型氮化物。
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