[发明专利]一种氮化物发光二极管结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氮化物发光二极管结构及其制备方法。

背景技术

发光二极管（英文为Light Emitting Diode，简称LED）是一种固态半导体二极管发光器件，被广泛用于指示灯、显示屏等照明领域。

现阶段制备LED晶圆片的方法主要是通过金属有机化合物化学气相沉淀（Metal-organic Chemical Vapor Deposition，简称MOCVD）实现，其流程简述如下：将衬底（目前量产的主要为蓝宝石衬底/Si衬底/SiC衬底）放入石墨承载盘（Wafer carrier）的凹槽上，将其与石墨承载盘一起传入MOCVD反应室内，通过将反应室温度加热到设定好的温度，并配合通入有机金属化合物和五族气体，使它们在衬底上断开化学键并重新聚合形成LED外延层。

在LED发光二极管外延晶圆制程中，高质量的GaN材料一般都是通过异质外延方法制作。由于不同的衬底会直接影响所生长外延层的晶格质量，所以对衬底的选择显得非常重要。一般选择衬底需要遵循以下几个原则，如晶格常数匹配、热膨胀系数匹配、价格适宜等原则；另外不同衬底的选择会造成从外延到后续LED芯片制程的工艺有差别。

蓝宝石衬底、Si衬底、SiC衬底是目前可以实现大规模工业化量产的衬底。但这几种衬底都存在着价格偏高且较难实现大面积生产的先天性问题，虽然人们对外延生长及后续LED器件制程做了大量优化用于节省制造成本，但LED器件成本下降速度偏慢的问题，这大大制约了LED器件的市场普及率，因此有必要寻找一种成熟的低成本衬底及配合该衬底生长所需的外延底层结构的设计。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种氮化物发光二极管结构，包括：非掺杂氮化镓层、N型层、量子阱层和P型层，其特征在于：所述氮化物发光二极管结构还包括玻璃衬底及沉积于所述玻璃衬底上的由SiAlN层和AlGaN层组成的缓冲层结构。

优选的，所述玻璃衬底为图形化衬底或非图形化衬底。

优选的，所述缓冲层结构中SiAlN层和AlGaN层为依次层叠的循环结构，所述循环数目为1~5。

优选的，所述SiAlN层的厚度为15~300埃。

优选的，所述AlGaN层的厚度为15~300埃。

在其一实施例中，本发明涉及的一种氮化物发光二极管结构的制备方法，包含如下步骤：

提供一玻璃衬底；

在所述玻璃衬底上层叠缓冲层结构，所述缓冲层结构为SiAlN层和AlGaN层循环组成，所述循环数目为1~5；

然后再依次生长非掺杂的氮化镓层、N型层、量子阱结构层、P型层；

优选的，所述玻璃衬底为图形化衬底或者非图形化衬底。

优选的，所述SiAlN层的生长温度为500~1000℃，压力为100torr～500torr。

优选的，所述AlGaN层的生长温度为500~800℃，压力为100torr～500torr。

优选的，所述SiAlN层利用金属有机化学气相沉积（MOCVD）法、或物理气相沉积（PVD）法形成。

优选的，所述AlGaN层利用金属有机化学气相沉积（MOCVD）法、或物理气相沉积（PVD）法制备形成。

本发明至少具以下有益效果：（1）玻璃衬底价格低廉、工艺成熟，且可制成较大面积的成品，降低了氮化镓系发光二极管的制备成本；（2）玻璃衬底比较容易解离，这使得后续的芯片处理更容易，成本更低；（3）于玻璃衬底上先生长一SiAlN层用于缓解衬底与氮化铝晶体之间的晶格失配，后再生长一AlGaN层来缓解SiAlN层与氮化镓外延层之间的晶格失配，减少发光二极管的晶格缺陷，提高光电性能。

附图说明

附图是用来对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1 为本发明实施例1之氮化物发光二极管结构示意图。

图2 为本发明实施例2之氮化物发光二极管结构示意图。

附图标注：1：玻璃衬底；2：缓冲层；21：SiAlN层；22：AlGaN层；3：非掺杂氮化镓层；4：N型GaN层；5：量子阱结构层；6：P型GaN层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对发明的具体实施方式进行详细说明。

实施例1