[发明专利]一种LED制备方法、LED和芯片

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管（Light-Emitting Diode，简称LED）领域，尤其涉及一种具有高载流子迁移率的铟铝镓氮（InAlGaN）插入层的LED制备方法、LED和芯片。

背景技术

III-V族半导体材料在发光照明、太阳电池及大功率器件等领域得到了广泛地的应用，尤其以氮化镓（GaN）为代表的宽禁带半导体材料，是继硅（Si）和砷化镓（GaAs）之后的第三代半导体材料，受到了科研界及产业界的广泛关注，而且GaN是制造蓝绿光LED最主要的材料，在产业界开始全面地推行。

目前，氮化镓LED的制备方法是通过仅在异质衬底如蓝宝石或者硅衬底上生长外延层制备而成，然而在制备过程中易导致外延层产生位错，如此会限制空穴的注入，当空穴的注入能力有限时，会导致氮化镓LED发光效率降低，而且由于空穴本身存在迁移率低、扩散长度短等缺点，使得空穴从P型区迁移至量子阱有源区的效率非常低，即空穴在P型区扩展能力有限，如此会导致传统的氮化镓LED的抗静电能力稍低，人体模式只能到达2000V左右，在强静电环境中容易击穿，同时，由于空穴二维扩展能力较差，导致LED工作时电流迁移并不是均匀分布的，可能形成一个电流通道，会导致器件工作电压偏高的问题，也因此影响了发光效率。

发明内容

本发明提供一种LED制备方法，通过在现有的LED中进一步引入插入层，借助该插入层的高载流子迁移率解决现有技术中因空穴的注入能力有限，导致LED发光效率低及因空穴在P型区扩展能力较差的缺陷，提高了所制备LED的抗静电能力。

本发明还提供了上述LED制备方法制成的LED，通过引入具有高载流子迁移率插入层，有效提高了器件的抗静电能力。

本发明还提供了包括上述LED的芯片，芯片工作电压降低，发光亮度增大。

第一方面，本发明提供一种LED制备方法，包括：

在衬底上通过金属源和氨气反应生成缓冲层；

在所述缓冲层上依次生长非掺杂的氮化镓（GaN）层和N型氮化镓（N-GaN）层；

在所述N-GaN层上生长至少一个量子阱结构，其中，所述量子阱结构由量子垒层和量子阱层组成，所述量子阱层生长在所述量子垒层之上；

在最后生成的所述量子阱结构上生长电子阻挡层；

在所述电子阻挡层上生长至少一层插入层，其中，所述插入层由P型氮化镓（P-GaN）层和铟铝镓氮（InAlGaN）层组成，所述InAlGaN层生长在所述P-GaN层之上；

在最后生成的所述插入层上生长P-GaN层。

一个具体方案中，控制反应环境的温度为500-550℃，压力为200-600mbar，通入金属源和氨气，在衬底上形成厚度为10-100nm的缓冲层，在具体的实施方案中，所述衬底可以为蓝宝石、图形化蓝宝石、硅、碳化硅、氧化锌、玻璃和铜等常规衬底材料中的任意一种，所述金属源为第ⅢA族金属的烷基化物的一种或多种，如镓、铝和铟等的烷基化物，例如可以为三乙基镓、三甲基镓、三甲基铝和三甲基铟中的一种或多种，所述氨气用于提供氮源，根据所选的金属源，对应生成的缓冲层可以为GaN、InN、AlN等或混合物。所述生产缓冲层的操作可以使用本领域常用的反应设备，例如可以为金属有机化学气相沉积(metal-organic chemical vapor deposition，简称：MOCVD)设备、分子束外延(Molecular beam epitaxy，简称：MBE)设备、氢化物气相外延(Hydride vapor phase epitaxy，简称：HVPE)设备等，本发明没有特殊限定（也适用于本发明方案的其它步骤中）。反应过程中通入金属源和氨气的时间可以具体根据金属源和氨气每分钟的通入量来设定，当金属源和氨气每分钟的通入量较小时，适当地增加金属源和氨气的通入时间，以使最终生成的缓冲层的厚度在5-100nm范围内。