GaN基发光二极管及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种GaN基发光二极管及其制作方法，所述发光二极管的量子阱包括阱层和垒层，阱层为InxGa1-xN阱层，垒层为InyGa1-yN垒层，其中，y<x<1，0<x<1，0≤y<1，阱层和/或垒层的内部具有至少一层GaN隧穿层，由于GaN隧穿层的增加，在阱层或垒层生长到一定厚度，出现In聚集之前，生长一层GaN隧穿层，从而避免阱层和/或垒层出现In聚集现象，提高了量子阱的晶体质量，进而提高了发光二极管的发光效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件制作
，更具体的说是涉及GaN基发光二极管及其制作方法。
技术介绍
发光二级管（Light-Emitting Diode，简称LED）具有高亮度、低能耗、长寿命、响应速度快等优点，作为新型高效固体光源，在室内照明、景观照明、显示屏、信号指示等领域都有广泛的应用。随着发光二极管的发展，GaN基发光二极管成为市场的主流产品。并且，现今市场对于蓝绿光LED需求越来越大，对蓝绿光LED的性能要求也越来越高。目前蓝绿光LED的量子阱有源层一般为InxGa1-xN/InyGa1-yN，其中InxGa1-xN阱层中的In组分x大于InyGa1-yN垒层中In组分y。由于在量子阱有源层生长过程中，出现生长层缺陷，影响LED发光效率，因此，如何提高蓝绿光LED内量子效率成为现在研究的热点。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种GaN基发光二极管及其制作方法，以提高蓝绿光LED的内量子效率，提高LED的发光效率。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种GaN基发光二极管，包括：衬底；位于所述衬底表面的缓冲层；位于所述缓冲层表面的n型GaN层；位于所述n型GaN层表面的至少一个量子阱，所述量子阱包括阱层和位于所述阱层表面上的垒层，所述阱层为InxGa1-xN阱层，所述垒层为InyGa1-yN垒层，其中，y<x<1，0<x<1，0≤y<1，所述阱层和/或所述垒层的内部具有至少一层GaN隧穿层；位于所述量子阱表面的电子阻挡层；位于所述电子阻挡层表面的p型GaN层。优选地，所述量子阱中的阱层为包括两层子阱层和位于所述两层子阱层之间的一层GaN隧穿层的多层结构。优选地，所述两层子阱层的厚度均小于3nm，大于0，且两层子阱层的厚度之和的范围为2nm-5nm，包括端点值。优选地，当0<y<1时，所述量子阱中的垒层为包括多层子垒层和位于相邻两层子垒层之间的GaN隧穿层的多层结构。优选地，当0<y<1时，所述量子阱中的阱层和所述垒层的内部均具有至少一层GaN隧穿层。优选地，所述多层子垒层的厚度均小于3nm，大于0，且所述多层子垒层的厚度之和的范围为4nm-20nm，包括端点值。优选地，所述GaN隧穿层的厚度范围为包括端点值。优选地，所述量子阱的个数为1-20个。本专利技术还提供了一种GaN基发光二极管的制作方法，所述GaN基发光二极管的量子阱的阱层内部具有至少一层GaN隧穿层的多层结构；所述GaN基发光二极管的制作方法为：A1、提供具有缓冲层和n型GaN层的半导体衬底；B1、在所述n型GaN层表面生长形成第一InxGa1-xN子阱层；C1、停止生长InxGa1-xN子阱层的含铟气体通入，生长形成GaN隧穿层；D1、通入生长InxGa1-xN子阱层的含铟气体，生长形成第二InxGa1-xN子阱层；E1、在第二InxGa1-xN子阱层表面生长形成InyGa1-yN垒层，其中，y<x<1，0<x<1，0≤y<1；F1、在InyGa1-yN垒层表面依次生长形成电子阻挡层和p型GaN层，形成发光二极管。优选地，所述量子阱的个数为一个或多个。优选地，所述量子阱为多个时，在步骤E1和步骤F1之间还包括：E11、在InyGa1-yN垒层表面继续生长形成第一InxGa1-xN子阱层；E12、重复步骤C1、步骤D1和步骤E1至少一次。本专利技术还提供了另一种GaN基发光二极管的制作方法，所述量子阱的垒层为包括多层InyGa1-yN子垒层和位于相邻两层InyGa1-yN子垒层之间的GaN隧穿层的多层结构，其中，0<y<1；所述GaN基发光二极管的制作方法为：A2、提供具有缓冲层和n型GaN层的半导体衬底；B2、在所述n型GaN层表面生长形成InxGa1-xN阱层；C2、在所述InxGa1-xN阱层表面生长形成第一InyGa1-yN子垒层；D2、停止生长InyGa1-yN的含铟气体通入，生长形成GaN隧穿层；E2、通入生长InyGa1-yN的含铟气体，生长形成第二InyGa1-yN子垒层；G2、在形成的InyGa1-yN子垒层表面生长形成电子阻挡层和p型GaN层，形成发光二极管。优选地，在步骤E2与步骤G2之间还包括：F2、重复步骤D2和步骤E2，至少一次。优选地，所述量子阱的个数为一个或多个。优选地，所述量子阱为多个时，在步骤F2和步骤G2之间还包括：F21、在InyGa1-yN子垒层表面形成InxGa1-xN阱层；F22、重复步骤C2至步骤F2至少一次。本专利技术还提供了又一种GaN基发光二极管的制作方法，所述量子阱的InxGa1-xN阱层和InyGa1-yN垒层的内部均具有至少一层GaN隧穿层，其中，y<x<1，0<x<1，0<y<1；所述GaN基发光二极管的制作方法为：A3、提供具有缓冲层和n型GaN层的半导体衬底；B3、在所述n型GaN层表面生长形成第一InxGa1-xN子阱层；C3、停止生长InxGa1-xN子阱层的含铟气体通入，生长形成GaN隧穿层；D3、通入生长InxGa1-xN子阱层的含铟气体，生长形成第二InxGa1-xN子阱层；E3、在第二InxGa1-xN子阱层表面生长形成第一InyGa1-yN子垒层；F3、停止生长InyGa1-yN的含铟气体通入，生长形成GaN隧穿层；G3、通入生长InyGa1-yN的含铟气体，生长形成第二InyGa1-yN子垒层；I3、在InyGa1-yN垒层表面依次生长形成电子阻挡层和p型GaN层，形成发光二极管。优选地，在步骤G3和步骤I3之间还包括：H3、重复步骤F3和步骤G3，至少一次。优选地，所述量子阱的个数为一个或多个。优选地，所述量子阱为多个时，在步骤H3和步骤I3之间还包括：H31、在InyGa1-yN子垒层表面形成第一InxGa1-xN子阱层；H32、重复步骤C3至步骤H3，至少一次。经由上述的技术方案可知，本专利技术提供的GaN基发光二极管，包括至少一个量子阱，所述量子阱内的阱层和/或垒层的内部具有至少一层GaN隧穿层。即本专利技术提供的GaN基发光二极管在有源层的阱层和垒层的至少一层中插入GaN隧穿层，使得GaN基发光二极管的阱层或垒层生长一定厚度后，生长一层GaN隧穿层，避免阱层或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种GaN基发光二极管，其特征在于，包括：衬底；位于所述衬底表面的缓冲层；位于所述缓冲层表面的n型GaN层；位于所述n型GaN层表面的至少一个量子阱，所述量子阱包括阱层和位于所述阱层表面上的垒层，所述阱层为InxGa1‑xN阱层，所述垒层为InyGa1‑yN垒层，其中，y<x<1，0<x<1，0≤y<1，所述阱层和/或所述垒层的内部具有至少一层GaN隧穿层；位于所述量子阱表面的电子阻挡层；位于所述电子阻挡层表面的p型GaN层。

【技术特征摘要】
1.一种GaN基发光二极管，其特征在于，包括：
衬底；
位于所述衬底表面的缓冲层；
位于所述缓冲层表面的n型GaN层；
位于所述n型GaN层表面的至少一个量子阱，所述量子阱包括阱层和位
于所述阱层表面上的垒层，所述阱层为InxGa1-xN阱层，所述垒层为InyGa1-yN
垒层，其中，y<x<1，0<x<1，0≤y<1，所述阱层和/或所述垒层的内部具有至
少一层GaN隧穿层；
位于所述量子阱表面的电子阻挡层；
位于所述电子阻挡层表面的p型GaN层。
2.根据权利要求1所述的GaN基发光二极管，其特征在于，所述量子阱
中的阱层为包括两层子阱层和位于所述两层子阱层之间的一层GaN隧穿层的
多层结构。
3.根据权利要求2所述的GaN基发光二极管，其特征在于，所述两层子
阱层的厚度均小于3nm，大于0，且两层子阱层的厚度之和的范围为2nm-5nm，
包括端点值。
4.根据权利要求1所述的GaN基发光二极管，其特征在于，当0<y<1
时，所述量子阱中的垒层为包括多层子垒层和位于相邻两层子垒层之间的
GaN隧穿层的多层结构。
5.根据权利要求1所述的GaN基发光二极管，其特征在于，当0<y<1
时，所述量子阱中的阱层和所述垒层的内部均具有至少一层GaN隧穿层。
6.根据权利要求4或5所述的GaN基发光二极管，其特征在于，所述多
层子垒层的厚度均小于3nm，大于0，且所述多层子垒层的厚度之和的范围为
4nm-20nm，包括端点值。
7.根据权利要求1-3、6任意一项所述的GaN基发光二极管，其特征在
于，所述GaN隧穿层的厚度范围为包括端点值。
8.根据权利要求7所述的GaN基发光二极管，其特征在于，所述量子阱
的个数为1-20个。
9.一种GaN基发光二极管的制作方法，其特征在于，所述GaN基发光
二极管的量子阱的阱层内部具有至少一层GaN隧穿层的多层结构；
所述GaN基发光二极管的制作方法为：
A1、提供具有缓冲层和n型GaN层的半导体衬底；
B1、在所述n型GaN层表面生长形成第一InxGa1-xN子阱层；
C1、停止生长InxGa1-xN子阱层的含铟气体通入，生长形成GaN隧穿层；
D1、通入生长InxGa1-xN子阱层的含铟气体，生长形成第二InxGa1-xN子
阱层；
E1、在第二InxGa1-xN子阱层表面生长形成InyGa1-yN垒层，其中，y<x<1，
0<x<1，0≤y<1；
F1、在InyGa1-yN垒层表面依次生长形成电子阻挡层和p型GaN层，形成
发光二极管。
10.根据权利要求9所述的GaN基发光二极管的制作方法，其特征在于，
所述量子阱的个数为一个或多个。
11.根据权利要求10所述的GaN基发光二极管的制作方法，其特征在于，
所述量子阱为多个时，在步骤E1和步骤F1之间还包括：
E11、在InyGa1-yN垒层表面继续生长形成第一InxGa1-xN子阱层；
E12、重复步骤C1、步骤D1和步骤E1至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张冀，李鹏，
申请(专利权)人：佛山市国星半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44