[发明专利]GaN基LED器件及其制备方法

说明书

一种GaN基LED器件，包括：一衬底；一成核层，其制作在衬底上；一非掺杂GaN层，其制作在成核层上；一n型层，其制作在非掺杂GaN层上；一发光层，其制作在n型层上；一p型层，其制作在发光层上。本发明具有制备时间短，成本低廉的优点，可大规模制备，提高了外延材料质量和器件性能。

技术领域

本公开涉及半导体技术领域，特别涉及一种GaN基LED器件及其制备方法。

背景技术

GaN基LED具有节电、环保、体积小等诸多优点，目前已成为通用照明领域的主流。由于缺乏价廉的同质GaN衬底，GaN基LED通常采用蓝宝石、硅衬底等价格低廉的异质衬底，并且通常采用MOCVD技术进行GaN基LED外延结构的异质外延生产。为生长高质量的GaN基LED外延材料，需先在衬底材料上MOCVD低温生长GaN或AlN成核层，用于缓解异质衬底与GaN材料的晶格失配与热失配，然后在GaN或AlN成核层上采用MOCVD技术生长GaN基LED外延结构。近期，有相关报道证明[Improved output power of GaN-based ultraviolet light-emitting diodes with sputtered AlN nucleation layer，Journal ofCrystalGrowth，414，258-262，2015]，采用磁控溅射的AlN作为成核层，然后采用MOCVD技术制备GaN基LED可改善异质外延材料质量，提高LED发光效率，并大大提升LED的抗静电击穿(ESD)能力，因此，目前采用磁控溅射的AlN做GaN基LED的成核层获得广泛关注，并已投入批量化生产。

采用磁控溅射An成核层作为GaN基LED异质外延层面临的重要挑战是AlN成核层的晶体质量不够高，尤其是AlN成核层的X射线衍射XRD(10-12)晶面质量较差，从而降低后续MOCVD生长的GaN基外延材料质量，导致LED发光效率的降低。最近，通过研究我们发现，在氮气气氛下1200-2300℃高温热退火，磁控溅射的AlN薄膜可以发生重结晶，从而大大改善磁控溅射AlN材料的晶体质量，图1和图2分别为退火前后磁控溅射AlN薄膜的XRD(0002)和(10-12)面摇摆曲线，可以看出高温退火后AlN薄膜的(0002)和(10-12)面的半高宽均极具减小，表明AlN薄膜(0002)和(10-12)面晶体质量的大幅度提高。本发明拟针对磁控溅射AlN成核层晶体质量差的难题，采用氮气气氛下1200-2300℃高温退火改善AlN成核层的晶体质量，进一步改善后续MOCVD生长GaN基LED外延层的晶体质量，提升GaN基LED的发光效率。

发明内容

鉴于上述技术问题，本公开提供了一种GaN基LED器件及其制备方法，具有制备时间短，成本低廉的优点，可大规模制备，提高了外延材料质量和器件性能。

本发明提供一种GaN基LED器件，包括：

一衬底；

一成核层，其制作在衬底上；

一非掺杂GaN层，其制作在成核层上；

一n型层，其制作在非掺杂GaN层上；

一发光层，其制作在n型层上；

一p型层，其制作在发光层上。

本发明还提供一种GaN基LED器件的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：在一衬底上制备成核层；

步骤2：退火；

步骤3：在成核层上制备非掺杂层；

步骤4：在非掺杂层上制备n型层；

步骤5：在n型层上制备发光层；

步骤6：在发光层上制备p型层。

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：