[0001] 本发明涉及半导体制造技术领域， 尤其是涉及一种发光二极管及其制备方法。

背景技术

[0002] GaN基材料， 包括 InGaN、 GaN、 AlGaN合金， 为直接带隙半导体， 且带隙从 1.

8~6.2eV连续可调， 具有宽直接带隙、 强化学键、 耐高温、 抗腐蚀等优良性能， 是生产短波长高亮度发光器件的理想材料， 广泛应用于全彩大屏幕显示， LCD 背光源、 信号灯、 照明等领域。 提高 GaN基 LED发光效率的途径有以下两个； 一 、 提高内量子效率； 二、 提高外量子效率。 目前， 制约着内量子效率提升的一 个重要因素是 P层注入有源区空穴浓度问题。 因为 P层中的空穴浓度受 Mg在 GaN 中的惨杂效率和电离效率的影响， P层 Mg的惨杂浓度及空穴浓度难以实现较高的 活化水平， 导致注入有源区的空穴量较少， 并且分布不均匀， 主要集中分布在 最后 3~5个量子阱中， 造成内量子效率低。

[0003] 同吋， 较厚的 P层对量子阱层发出的光也具有较强的吸收作� �。 而现有技术中 ， 如果单独通过减薄 P层厚度提高外量子效率， 则外延层表面 V型缺陷密度势必 会很大， 导致器件的漏电严重、 抗静电能力变差。

技术问题

问题的解决方案

技术解决方案

[0004] 针对现有技术的缺陷， 本发明提供一种发光二极管的制备方法， 至少包括如下 步骤：

[0005] 提供一衬底；

[0006] 于所述衬底上生长 N型层；

[0007] 于所述 N型层上生长有源层、 及电子阻挡层， 所述电子阻挡层上表面 V型缺陷 宽度大于或者等于 50nm， V型缺陷密度大于或者等于 1x10 « cm -2 ;

[0008] 于所述电子阻挡层上继续生长 P型层， 所述 P型层为 Mg惨杂 GaN材料层； [0009] 其特征在于： 调节 Mg/Ga摩尔比大于或者等于 0.005， 生长速率小于或者等于 50 A/min, 制备厚度小于或者等于 250人、 及表面 V型缺陷密度小于或者等于 5x10 ⁶ cm - ² 的 P型层。

[0010] 优选的， 当所述 P型层厚度小于或者等于 250人吋， 其表面 V型缺陷密度随着 Mg/

Ga摩尔比的增大而减小， 随着其生长速率的降低而减小。

[0011] 优选的， 所述电子阻挡包括依次生长的非故意惨杂 AlGaN层、 P型 AlGaN层和 P-

AlGaN/GaN超晶格结构层。 优选的， 所述电子阻挡层之前还包括生长一低温 P型

GaN层的步骤。

[0012] 优选的， 所述 P型 AlGaN层中 P型杂质浓度大于所述 P-AlGaN/GaN超晶格结构层 的 P型杂质浓度。

[0013] 优选的， 所述非故意惨杂 AlGaN层的厚度为 50~200人， 所述 P型 AlGaN层的厚度 为 100~400人， 所述 P-AlGaN/GaN超晶格结构层的厚度为 250~750人。

[0014] 优选的， 所述 P型层中杂质 Mg的浓度为 2xl0 ¹⁹ ~2xl0 ² °cm - ³ 。

[0015] 本发明同吋提供的一种发光二极管， 至少包括： 一衬底， 及依次位于所述衬底 上的 N型层、 有源层、 电子阻挡层和 P型层， 所述 P型层为 Mg惨杂 GaN层； 所述 电子阻挡层上表面 V型缺陷幵口宽度大于或者等于 50nm， V型缺陷密度大于或者 等于 1x10 8 cm -2， 其特征在于： 所述 P型层的厚度小于或者等于 250人， 该 P型层 上表面 V型缺陷密度小于或者等于 5x10 6 cm A

[0016] 优选的， 所述电子阻挡层由非故意惨杂 AlGaN层、 P型 AlGaN层和 P-AlGaN/Ga N超晶格结构层组成。

[0017] 优选的， 所述有源层与所述电子阻挡层之间还包括一低 温 P型 GaN层。

发明的有益效果

对附图的简要说明

附图说明

[0018] 附图用来提供对本发明的进一步理解， 并且构成说明书的一部分， 与本发明的 实施例一起用于解释本发明， 并不构成对本发明的限制。 此外， 附图数据是描 述概要， 不是按比例绘制。

[0019] 图 1为本发明实施例 1之一种发光二极管的制备方法流程图。 [0020] 图 2为本发明实施例 1之一种发光二极管 SEM图。

[0021] 图 3为本发明实施例 1之一种发光二极管最优实施例的 AFM图。

[0022] 图 4为本发明最优实施例之对比实施方式之发光� �极管的 AFM图。

[0023] 图 5为本发明实施例 1之一种发光二极管结构示意图。

[0024] 图 6为本发明实施例 2之一种发光二极管的制备方法流程图。

[0025] 图 7为本发明实施例 2之一种发光二极管结构示意图。

[0026] 附图标注： 100: 衬底； 200: N型层； 300: 有源层； 400: 低温 P型 GaN层； 50 0： 电子阻挡层； 510: 非故意惨杂 AlGaN层； 520: P型 AlGaN层； 530: P-AlGa N/GaN超晶格结构层； 600: P型层。

本发明的实施方式

[0027] 下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方 式进行详细说明。

[0028] 实施例 1

[0029] 参看附图 1~2， 本发明提供一种发光二极管的制备方法， 至少包括如下步骤：

[0030] 首先提供一衬底 100;

[0031] 然后于衬底 100上生长 N型层 200;

[0032] 于 N型层 200上生长有源层 300及电子阻挡层 500， 此吋， 经测试分析显示， 电子 阻挡层 500表面具有较多的 V型缺陷， 其中， V型缺陷的宽度大于或者等于 50nm ， 同吋， V型缺陷的密度大于或者等于 1x10 8 _cm -2， 目前越来越多理论研究和实 验结果证实 V型缺陷是 GaN基 LED内部非常重要的空穴注入通道， 极大地提高了 空穴注入效率。 但是如果 LED表面缺陷密度过大， 则漏电通道增加， 从而影响器 件的抗静电能力。

[0033] 继续在上述电子阻挡层 500上生长 P型层 600， 优选的 P型层 600材料为 Mg惨杂 Ga N材料层， Mg杂质浓度为2xl0 ¹⁹ ~2xl0 ^2Q cm - ³ ， 具体地， 调节 Mg/Ga摩尔比大于 或者等于 0.005， 生长速率小于或者等于 50人 /min， 制备厚度小于或者等于 250人 及表面 V型缺陷密度小于或者等于 5x10 ⁶ cm -2的 P型层 600， 优选的， Mg/Ga摩尔 比为 0.005~0.02， 生长速率小于或者等于 20人 /min， P型层 600表面 V型缺陷密度小 于或者等于 2.5x10 ⁶ cm - ² 。 [0034] 当所述 P型层 600厚度小于或者等于 250人吋， 其表面 V型缺陷密度随着 Mg/Ga摩 尔的增大而减小， 随着其生长速率的降低而减小， 因此， 本发明通过低速生长 高 Mg惨杂的 P型层 600， 增加外延生长吋横向成长速率与纵向成长速率 的比率， 使得外延以横向生长为主， 进而达到在 P型层 600厚度较小吋， 仍然能填平 V型缺 陷； 同吋， 控制 Mg/Ga摩尔比大于或者等于 0.005， 因为 Mg/Ga摩尔比较高吋， 容 易侧向生长形成 MgN， 抑制 V型缺陷的扩大并加速 V型缺陷的填平， 继而得到上 表面 V型缺陷密度小于或者等于 5x10 m -2的 P型层 600， 在增加器件发光效率的 同吋， 减小器件的漏电， 提升其抗静电能力。

[0035] 更进一步地， 如附图 3所示， 本实施例优选的 P型层 600生长速率为 15人 /min， M g/Ga摩尔比为 0.005， 当其厚度为 100人， 仍能得到较为平整的表面， 具体地， P 型层 600表面 V型缺陷密度约 1.8x10 ⁶ cm - ² 。

[0036] 本发明还提供一对比试验， 所述对比试验与本发明的优选实施方式的区别 仅在 于 P型层 600的生长条件不同， 具体的， 对比试验中 P型层 600的生长速率为 15人 /m in, 厚度为 100人， 其 Mg/Ga摩尔比则为 0.0035， 由附图 4的 AFM图片可以看出， 其表面存在较多的凹坑， 其原因是当 Mg/Ga摩尔比较小吋， 及吋采用较低的生长 速率， P型层 600厚度为 100人吋仍然未能完全填平电子阻挡层 500处的 V型缺陷。

[0037] 参看附图 5， 本发明还提供一种发光二极管， 至少包括： 一衬底 100， 及依次位 于所述衬底 100上的 N型层 200、 有源层 300、 电子阻挡层 500和 P型层 600， 所述 P 型层 600为 Mg惨杂 GaN层， 其中， 电子阻挡层 500上表面 V型缺陷幵口宽度大于 或者等于 50nm， V型缺陷密度大于或者等于 1x10 8 cm -2， P型层 600的厚度小于或 者等于 250人， 该 P型层 600上表面 V型缺陷密度小于或者等于 5x10 " cm -

[0038] 实施例 2

[0039] 参看附图 6~7， 本实施例与实施例 1的区别在于， 为了更好的提升发光二极管的 性能， 本实施例还包括先于有源层 300上生长一低温 P型 GaN层 400的步骤， 然后 于低温 P型 GaN层 400上生长电子阻挡层 500。 其中， 电子阻挡层 500包括依次生长 的非故意惨杂AlGaN层510、 P型 AlGaN层 520和 P-AlGaN/GaN超晶格结构层 530。 而低温 P型 GaN层 400位于有源层 300与电子阻挡层 500之间， 用于保护有源层 300 的晶体质量， 有利于空穴向有源层 300的注入， 获得高发光强度的 GaN系发光二 极管。

[0040] 其中， 非故意惨杂 AlGaN层 510是为了阻挡 P型杂质扩展到有源层 300影响发光 效率， 故采用非故意惨杂形式； P型 AlGaN层 520中 P型惨杂浓度大于 P-AlGaN/Ga N超晶格结构层 530中 P型惨杂浓度， 增加空穴浓度及电洞注入效率。 同吋 P-AlGa N/GaN超晶格结构层 530中 A1组份为 2~20<¾， 非故意惨杂 AlGaN层 510为 2~15<¾， P型 AlGaN层 520中 A1组分为 2~15<¾， 非故意惨杂 AlGaN层 510与 P型 AlGaN层 520 与中 A1组份低， 相对高 A1组分含量的 P-AlGaN/GaN超晶格结构层 530， 空穴浓度 与空穴迁移率较高， 提高外延结构的内量子效率。

[0041] 综上所述， 本发明通过减薄 P型层 600厚度， 优化 P型层 600生长条件， 利用低生 长速率、 高 Mg/Ga摩尔比及高 Mg惨杂， 使得 P型层 600在较小厚度 （厚度小于或 者等于 250人） 吋， 仍然能填平电子阻挡层 500上表面的 V型缺陷， 减小 P型层 600 对光的吸收， 同吋， 减小器件因表面 V型缺陷密度较大而产生的漏电情况， 提升 其抗静电能力。

[0042] 需要说明的是， 以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案， 而非对其限制； 尽管参照前述实施方式对本发明进行详细的说 明， 本领域的普通技术人员应当 理解； 其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案 进行修改， 或者对其中部 分或者全部技术特征进行等同替换， 而这些修改或者替换， 并不使相应技术方 案的本质脱离本发明各实施方案的范围。