[发明专利]一种GaN基半导体发光二极管的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光二极管的制造方法。

背景技术

半导体发光二极管（LED）是一种由Ga、N、As、P等的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时可以发出可见光，可用于制造发光器件，由于其结构简单，体积小，工作电流小，使用方便，成本低，目前已广泛应用于各种光电系统。

半导体发光二极管包括衬底以及依次沉积在衬底上的P/N型外延层、有源层和P/N型外延层。衬底作为LED这座大厦的地基，具有重要的作用。蓝宝石是一种常用的LED衬底，但由于其与其上的异相外延层的晶格和热应力失配，发热后由于膨胀程度不同会崩裂，导致器件损坏。另外一类LED衬底包括GaN，GaAs，InP，InAlGaAs，InAlGaP，InGaAsP等半导体材料。作为衬底的上述半导体材料中一般都会包括各种缺陷，例如位错、间隙或空位等，缺陷会引起晶体应变，应变会造成衬底上外延层的品质及性能降低，导致发光二极管的寿命缩短。

多年来，随着半导体技术的发展，经过本领域技术人员的长期研究和实践，形成了较为完善的晶体生长工艺流程，减少了半导体衬底材料生长过程中形成的缺陷密度。但是，人们还希望得到缺陷密度更低的衬底，制得性能更佳、寿命更长的发光二极管。如何进一步减少或消除缺陷成为本领域急需解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种GaN基半导体发光二极管的制造方法，该方法可以明显的减小发光二极管衬底中的晶体缺陷密度，提高发光二极管的性能和寿命。

本发明的GaN基半导体发光二极管包括依次层叠的衬底、n型接触层、有源层和p型接触层；

其中，衬底为GaN，n型接触层为n型AlGaN层，p型接触层为p型GaN层；有源层为AlGaN多量子阱。

优选地，AlGaN有源层为2-5个周期的Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN多量子阱，其中，阱的厚度为1-3nm，Al组分x＝0-0.5；垒的厚度为5-10nm，Al组分y＝0.2-0.7p。

优选地，在有源层和p型接触层之间还包括p型电子阻挡层和p型过渡层。优选的，p型电子阻挡层为n型AlGaN层，p型过渡层为p型AlGaN过渡层。

本发明的GaN基半导体发光二极管的制造方法，包括形成GaN衬底，以及在GaN衬底上沉积n型接触层、有源层、p型电子阻挡层、p型过渡层和p型接触层；

其中形成GaN衬底的方法包括如下步骤：

（1）在常温常压下，将GaN晶片放入高温高压装置中，在高温高压装置中加入传压介质，该传压介质为NaCL和液氮；

（2）对GaN晶片加热的同时加压，加热温度为820～880℃，加压压力为4.1~4.6GPa，保持10～15分钟；此处的加压压力也可以称作加压压强。其中，加热速率为100℃/分钟，加压速率为0.2～0.3GPa/分钟。

（3）停止加热，使GaN晶片冷却至常温；同时缓慢卸压，使GaN晶片恢复至常压。卸压速度为0.5～0.8GPa/分钟。

（4）在高温高压装置中退火20～30分钟后，取出GaN晶片。

附图说明

图1为本发明的半导体发光二极管的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

本发明的GaN基半导体发光二极管的包括依次层叠的衬底1、n型接触层2、有源层3和p型接触层4。

其中，衬底1为GaN，n型接触层2为n型AlGaN层，p型接触层4为p型GaN层。

有源层3为AlGaN多量子阱，优选为2-5个周期的Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN多量子阱，其中，阱的厚度为1-3nm，Al组分x＝0-0.5；垒的厚度为5-10nm，Al组分y＝0.2-0.7，其为发射深紫外光波段的量子阱。

在有源层3和p型接触层4之间还包括p型电子阻挡层5和p型过渡层6。优选的，p型电子阻挡层5为p型AlGaN层，p型过渡层6为p型AlGaN过渡层。

本发明的GaN基半导体发光二极管的制造方法，包括形成GaN衬底，以及在GaN衬底上沉积n型接触层、有源层、p型电子阻挡层、p型过渡层和p型接触层。

其中形成GaN衬底的方法包括如下步骤：