[发明专利]发光二极管的器件结构及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件结构，尤其是一种发光二极管器件结构。本发明还涉及一种发光二极管器件结构的制作方法。

背景技术

现在，发光二极管的应用领域越来越广。与现有的一些发光设备相比，发光二极管有电光转换效率高，寿命长、节约能源等优点，因此逐渐被越来越多的应用到照明、大屏幕显示等领域。但是，与现有的一些发光设备相比，发光二极管的亮度还是有一定的差距，因此提高发光二极管的亮度还需要进一步提高，而且为了使发光二极管的使用更加环保，发光二极管的发光效率也需要进一步提高。现有的发光二极管的结构可参见图1所示，由下到上依次包括衬底层1、缓冲层2、未掺杂的GaN层3、N型GaN层4、多量子阱层5、P型AlGaN层6、P型GaN层7和接触层8，所述接触层上设置有P型电极9，所述N型GaN层上设置有N型电极10。使用MOCVD(MetalOrganic Chemical Vapor Deposition金属有机化学气相沉积)生长GaN发光二极管，使用Al₂O₃作为衬底层1，接着生长缓冲层2，缓冲层2的生长温度在530℃，其厚度为未掺杂的GaN层3的生长温度为1050℃，厚度为2μm；N型掺Si的GaN层4的生长温度为1050℃，厚度为3μm；多量子阱层5中，阱层以700℃～850℃生长，厚度为垒层(barrier)在800℃～900℃生长，厚度为P型AlGaN的生长温度为950℃，其厚度为P型GaN的生长温度为900℃，其厚度为接触层生长温度为800℃，厚度为现有的发光二极管中，多量子阱是有阱层和垒层交替间隔组成的，所述垒层中平均的掺杂有Si元素。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种发光二极管的器件结构，能够改善发光二极管的出光效率以及出光强度，改善发光二极管的电学性能。本发明要解决的另一技术问题是提供一种上述发光二极管的器件结构的制作方法，能够简单方便的得到上述发光二极管的器件结构。

为解决上述技术问题，本发明发光二极管的器件结构的技术方案是，由下到上依次包括如下各层：蓝宝石衬底、缓冲成核层、未掺杂的GaN层、N型GaN层、多量子阱层、P型AlGaN层、P型GaN层和接触层，所述接触层上连接有P型电极，所述N型GaN层上连接有N型电极，所述多量子阱层由多组垒层和阱层交替间隔组成，在所述垒层中，由下到上依次包括第一未掺杂的GaN层、第一掺杂Si元素的GaN层、第二未掺杂的GaN层、第二掺杂Si元素的GaN层和第三未掺杂的GaN层。

本发明发光二极管的器件结构的制作方法的技术方案是，在所述蓝宝石衬底上，依次生长所述缓冲成核层、未掺杂的GaN层、N型GaN层、多量子阱层、P型AlGaN层、P型GaN层和接触层，并且在所述接触层上制作P型电极，在所述N型GaN层上制作N型电极，在生长所述多量子阱层时，交替生长所述阱层和垒层，

生长所述阱层时，生长温度为700℃～850℃，反应器的压力为100torr～700torr，通入流量为5L～100L的NH₃、流量为10L～40L的N₂、流量为100sccm～500sccm的TEGa和流量为100sccm～600sccm的TMIn；

生长所述垒层时，包括如下步骤：

(1)停止通入TMIn，生长第一未掺杂的GaN层；

(2)将温度升高至800℃～900℃，通入SiH₄，生长所述第一掺杂Si元素的GaN层；

(3)停止通入SiH₄，生长第二未掺杂的GaN层；

(4)通入SiH₄，生长所述第二掺杂Si元素的GaN层；

(5)停止通入SiH₄，生长第三未掺杂的GaN层，之后降温至所述阱层的生长温度700℃～850℃，所述垒层生长完毕。

本发明发光二极管的器件结构及其制作方法通过使发光二极管的多量子阱中的垒层采用掺杂Si元素和不掺杂Si元素的GaN层组成的交替结构，提升了所述多量子阱中内部量子的效率，增加了发光强度，并且降低了发光二极管的操作电压，从而提高了发光二极管的出光效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明：

图1为现有的发光二极管器件的结构示意图；

图2为本发明发光二极管的器件结构中多量子阱层的结构示意图。