[发明专利]发光二极管、外延结构及其制作方法

说明书

本发明涉及一种发光二极管、外延结构及其制作方法。该发光二极管外延结构，通过设置量子阱准备层，且量子阱准备层包括第一交替生长层和第二交替生长层，均通过氮化镓和氮化铟镓交替生长，从而有效的改善了高铟组分下氮化铟镓量子阱的晶体质量，提升了发光效率，并进一步改善了光分布的均匀性。

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，尤其涉及一种发光二极管、外延结构及其制作方法。

背景技术

在现有氮化铟镓InGaN蓝光量子阱中，In组分一般需要15-20％，而InGaN黄绿光量子阱中，In含量则更是需要高达25-35％。就目前主流的MOCVD(Metal-organic ChemicalVapor Deposition，金属有机化合物化学气相沉淀)外延工艺，生长高铟In组分、高质量的InGaN量子阱的难度依然很大，所带来的缺陷为非辐射复合提供了通道，严重恶化了长波长LED的晶体质量、发光效率及电光转换效率。

因此，如何提升发光二极管的晶体质量，提升发光效率以及电光转换效率，是亟需解决的问题。

发明内容

鉴于上述相关技术的不足，本发明的目的在于提供一种发光二极管、外延结构及其制作方法，旨在解决相关技术中，发光二极管的晶体质量差，发光效率及电光转换效率低的问题。

一种发光二极管外延结构，所述发光二极管外延结构，沿靠近衬底到远离衬底的方向依次包括：缓冲层、非掺杂层、电子注入层、量子阱准备层、量子发光层、电子阻挡层以及空穴注入层；其中，所述量子阱准备层中，沿靠近所述衬底到远离所述衬底的方向，依次包括第一交替生长层、掺杂层以及第二交替生长层；所述第一交替生长层为氮化镓和氮化铟镓以超晶格的方式交替生长形成，所述掺杂层为氮化镓层，所述第二交替生长层为氮化镓和氮化铟镓以超晶格的方式交替生长形成。

上述发光二极管外延结构，通过设置量子阱准备层，且量子阱准备层包括第一交替生长层和第二交替生长层，均通过氮化镓和氮化铟镓交替生长，从而有效的改善了高铟组分下氮化铟镓量子阱的晶体质量，提升了发光效率，并进一步改善了光分布的均匀性。

在一些实施例中，生长所述第一交替生长层和第二交替生长层的载气均为纯氮气。

在一些实施例中，所述第一交替生长层中，生长氮化镓和氮化铟镓的生长温度大于等于900℃，生长压力大于等于300mbar。

在一些实施例中，所述第一交替生长层中，所述氮化镓和氮化铟镓的生长厚度均为1～5nm。

在一些实施例中，所述第一交替生长层中，所述氮化铟镓中的铟组分占比为2～5％。

在一些实施例中，所述第二交替生长层中，生长氮化镓和氮化铟镓的生长温度大于等于850℃，生长压力大于等于300mbar。

在一些实施例中，所述第二交替生长层中，所述氮化镓和氮化铟镓的生长厚度均为5～10nm。

在一些实施例中，所述第二交替生长层中，所述氮化铟镓中的铟组分占比为5～10％。

基于同样的发明构思，本发明还提供一种发光二极管，所述发光二极管包括上述的发光二极管外延结构。

基于同样的发明构思，本发明还提供一种发光二极管外延结构制作方法，包括：

在衬底上，依次形成缓冲层、非掺杂层以及电子注入层；

在电子注入层的表面形成量子阱准备层；所述量子阱准备层沿靠近所述衬底到远离所述衬底的方向，依次包括第一交替生长层、掺杂层以及第二交替生长层；所述第一交替生长层为氮化镓和氮化铟镓以超晶格的方式交替生长形成，所述掺杂层为氮化镓层，所述第二交替生长层为氮化镓和氮化铟镓以超晶格的方式交替生长形成；

在所述量子阱准备层上，依次形成量子发光层、电子阻挡层以及空穴注入层。