[发明专利]发光二极管及其制备方法

说明书

本发明属于半导体技术领域，尤其涉及发光二极管及其制备方法，其中的发光二极管包括图形化衬底、缓冲层、三维成长层、二维成长层、N型半导体层、发光层和P型半导体层，其中在三维成长层和二维成长层之间生长缺陷转向层，缺陷转向层可以阻挡图形化衬底的凸起顶部的缺陷延伸，并使二维成长层不在凸起顶部进行横向合并，而是在凸起顶部两侧的附近进行横向合并，从而减少位错，降低非辐射复合，提高发光效率。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，尤其涉及具有缓冲层的发光二极管及其制备方法。

背景技术

参看附图1，常规的氮化镓外延层，包括图形化蓝宝石衬底、GaN缓冲层、三维 GaN、二维 GaN、N型GaN层、发光层和P型GaN层。

其中由于蓝宝石衬底与GaN之间存在晶格失配，GaN直接生长在蓝宝石上会产生较多的缺陷。为了减少缺陷的产生，通常先进行三维 GaN生长，再转为二维 GaN生长。

而为了加强底部的三维 GaN生长以及改善出光问题，通常对蓝宝石衬底进行图形化处理，在衬底的表面形成一系列凸起。二维 GaN生长时，会沿着三维 GaN图形向两侧延伸，在凸起顶端处汇合形成缺陷。此缺陷会延伸至发光层，成为非辐射复合中心，加剧Droop效应，影响亮度。

发明内容

在其一实施例中，本发明提供一种发光二极管，至少包括：衬底，具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面具有一系列凸起；依次沉积于所述第一表面上的缓冲层、三维成长层、二维成长层、N型半导体层、发光层和P型半导体层；其特征在于：所述在三维成长层和二维成长层之间设置缺陷转向层，所述缺陷转向层覆盖凸起和三维成长层的表面，并且在两者侧面的交界处形成凹陷，二维成长层覆盖缺陷转向层，并填平凹陷。

进一步地，所述缺陷转向层的开始生长位置为三维成长层纵向生长最高处的位置。

进一步地，所述缺陷转向层的厚度为20~1000埃。

进一步地，所述缺陷转向层为含Al的材料层，阻隔凸起顶端的缺陷沿垂直方向的延伸。所述含Al的材料层包括分子式AlxGa1-xN表示的化合物，其中0＜x≤1。优选的,所述含Al的材料层中Al组分范围为5~15%。

进一步地，所述缺陷转向层的Al组分固定不变，或者沿着生长方向逐渐降低。

进一步地，所述缺陷转向层为单层结构或者多层结构。其中，所述超晶格结构为AlGaN和AlN交替层叠形成的结构或者AlGaN和GaN交替形成的结构。

进一步地，所述超晶格结构的缺陷转向层内还包括GaN插入层。优选的，所述GaN插入层的厚度为1000~8000A。

本发明在另一方面，提供了上述发光二极管的制作方法，包括如下步骤：

（1）提供一衬底，具有相对的第一表面和第二表面，对所述第一表面进行图形化处理，形成一系列凸起；

（2）在所述第一表面上生长缓冲层；

（3）在所述缓冲层上生长三维成长层；

（4）在所述凸起和三维成长层生长侧面成长层，所述缺陷转向层覆盖凸起和三维成长层的表面，并且在凸起和三维成长层侧面的交界处形成凹陷；

（5）在所述侧面成长层上生长二维成长层，所述二维成长层填平凹陷；

（6）在所述二维成长层上依次生长N型半导体层、发光层和P型半导体层。

其中，所述缺陷转向层采用MOCVD法或者PVD法生长形成，所述侧面成长层的生长温度为高于三维成长层的温度，低于二维成长层的温度。所述缺陷转向层的生长温度为1030~1100℃。侧面成长层的生长压力100~300Torr。