[发明专利]发光二极管及其制备方法

说明书

本发明提供了一种发光二极管及其制备方法，所述发光二极管包括：衬底，位于所述衬底上的叠层结构，位于所述叠层结构上的u‑GaN，位于所述u‑GaN上的n‑GaN，位于所述n‑GaN上的量子阱结构，位于所述量子阱结构上的p‑GaN；本发明所提供的发光二极管及其制备方法，通过在衬底上形成具有氮化铝和氮化镓的叠层结构，在形成叠层结构的过程中将因异质外延所产生的应力进行逐步的释放，避免生长过程中产生的位错穿透至外延层进而影响到外延层的结晶质量和最后制成的发光二极管的性能。

技术领域

本发明涉及照明技术领域，具体涉及一种发光二极管及其制备方法。

背景技术

与传统照明相比，半导体发光二极管(light-emission diodes,LED)尤其是氮化物(氮化镓)发光二极管有较高的发光效率，因此在照明领域得到了越来越广泛的应用。

对于制作发光二极管来说，衬底材料的选用是首要考虑的问题。应该采用哪种合适的衬底，需要根据设备和LED器件的要求进行选择。目前市面上一般有三种材料可作为衬底，分别是：蓝宝石(Al2O3)、硅(Si)、碳化硅(SiC)。

通常，氮化镓基材料和器件的外延层主要生长在蓝宝石衬底上。蓝宝石衬底与硅衬底、碳化硅衬底相比有许多的优点：首先，蓝宝石衬底的生产技术成熟、器件质量较好；其次，蓝宝石的稳定性很好，能够运用在高温生长过程中；最后，蓝宝石的机械强度高，易于处理和清洗。因此，大多数工艺一般都以蓝宝石作为衬底。

使用蓝宝石作为衬底也存在一些问题，由于是采用异质外延(蓝宝石上异质生长氮化镓)，晶格失配和热失配导致生长的发光二极管器件内存在大量的位错缺陷，这些位错降低了外延层的生长质量，导致发光二极管发光效率的降低，寿命的减少，以及可靠性的降低。

通过在蓝宝石衬底上预先生长低温缓冲层可以起到缓解两种不同材料的失配问题，如申请号为CN200910062768.0、CN201120107283.1等专利文献中均公开了低温缓冲层技术。目前商业化的方法是在MOCVD(金属有机化学气相沉积)生长过程中先在400～600℃条件下生长低温缓冲层，然后升温到900～1100℃生长三维或者准二维层氮化物后，再调整反应室压力、温度等参数获得平面的氮化物表面。采用MOCVD生长的低温缓冲层虽然能够极大的降低位错密度，但因为生长条件的限制，缓冲层的厚度基本都在20nm以上，依然会有大量位错密度穿透至外延层；另外，因为MOCVD生长低温缓冲层仍然采用V/III比较大的条件，生长速率往往取决于III族源的流量，当衬底尺寸等于或者大于4寸时，因为III族源的不均匀性导致厚度均匀性较差，使外延层中的位错密度在晶圆上也差异较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种发光二极管及其制备方法。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种发光二极管，包括：衬底，位于所述衬底上的叠层结构，位于所述叠层结构上的u-GaN，位于所述u-GaN上的n-GaN，位于所述n-GaN上的量子阱结构，位于所述量子阱结构上的p-GaN；所述叠层结构包括多层氮化镓层和多层氮化铝层，相邻氮化镓层之间具有所述氮化铝层，氮化镓层层数等于氮化铝层层数，叠层结构中最底端与衬底接触层为氮化镓层，叠层结构中最顶端与u-GaN接触层为氮化铝层；所述u-GaN为未掺杂氮化镓层，所述n-GaN为n型掺杂氮化镓层，所述量子阱结构包括阱层和多层垒层，所述垒层在垂直于所述n-GaN表面的方向上层叠设置，相邻垒层之间具有所述阱层，所述p-GaN为p型掺杂氮化镓层。

可选的，所述叠层结构厚度为20～50nm。

可选的，所述叠层结构中氮化铝层与氮化镓层厚度比为1:(2～3)。

可选的，所述叠层结构中位于氮化镓层与氮化铝层之间至少其中之一包括铝镓氮层。

可选的，所述铝镓氮层距离所述u-GaN距离小于距离所述衬底距离。