一種led結(jié)構(gòu)及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于LED芯片領(lǐng)域，涉及一種LED結(jié)構(gòu)及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氮化鎵基藍(lán)光、綠光LED已經(jīng)大量應(yīng)用在路燈照明，戶外顯示屏、背光源上，具有綠色環(huán)保、體積小、效率高、長(zhǎng)壽命、省電等優(yōu)點(diǎn)，隨著LED在價(jià)格上的不斷下降，亮度性能不斷提升，將會(huì)不斷取代傳統(tǒng)照明及背光，LED將有更廣泛的市場(chǎng)和應(yīng)用。
[0003]當(dāng)前，氮化鎵基藍(lán)綠光LED的制作主要有外延，芯片，封裝三個(gè)過(guò)程。其中外延是在襯底上生長(zhǎng)一層發(fā)光的氮化鎵外延層，此氮化鎵外延層的質(zhì)量直接決定了 LED芯片的亮度，電性等品質(zhì)。而不同的生長(zhǎng)襯底對(duì)外延層的外延質(zhì)量的影響非常大，最理想的襯底為氮化鎵材料，但自然界中無(wú)天然氮化鎵材料，單晶氮化鎵制備成本昂貴，故無(wú)法用于大規(guī)模生產(chǎn)。目前常用的襯底一般有藍(lán)寶石、碳化硅（SiC)、硅（Si)等。碳化硅（SiC)因成本太高，從而市場(chǎng)占有率不大。硅襯底和GaN的熱膨脹系數(shù)有很大差異，超過(guò)I微米后外延材料從生長(zhǎng)時(shí)的高溫降低到室溫時(shí)會(huì)產(chǎn)生很多裂紋，最終導(dǎo)致材料不能使用；而通常制作藍(lán)綠光LED時(shí)需要的厚度要在3微米以上，故會(huì)存在嚴(yán)重的裂紋。而藍(lán)寶石襯底由于合適的價(jià)格、成熟的加工技術(shù)，在GaN基藍(lán)綠光發(fā)光二極管中得到了廣泛的應(yīng)用，占據(jù)了市場(chǎng)中大量的份額。故如何在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)出高質(zhì)量的GaN外延層是LED的關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0004]優(yōu)化GaN生長(zhǎng)工藝，提高GaN生長(zhǎng)質(zhì)量已有很長(zhǎng)時(shí)間的研究和眾多技術(shù)報(bào)告。其中包括采用PSS襯底、生長(zhǎng)緩沖層、增加低溫P層等突破性的技術(shù)發(fā)明。長(zhǎng)期的技術(shù)積累雖大大改善了 GaN外延層與藍(lán)寶石襯底因晶格失配而導(dǎo)致晶體質(zhì)量差的短板，但并未從根本上解決失配問(wèn)題，故晶體質(zhì)量的提聞還有很大空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種LED結(jié)構(gòu)及其制作方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中LED外延結(jié)構(gòu)中，GaN生長(zhǎng)晶體質(zhì)量不佳的問(wèn)題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種LED結(jié)構(gòu)，自下而上依次包括藍(lán)寶石襯底、緩沖層、非摻雜GaN層、N型GaN層、多量子阱層及P型GaN層，其中：所述藍(lán)寶石襯底與所述緩沖層之間還形成有一 AlN層，所述AlN層不連續(xù)。
[0007]可選地，所述AlN層的厚度范圍是I?10nm。
[0008]可選地，所述藍(lán)寶石襯底為PSS圖形化襯底。
[0009]本發(fā)明還提供一種LED結(jié)構(gòu)的制作方法，包括以下步驟：
[0010]SI :提供一藍(lán)寶石襯底，在所述藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)第一厚度的AlN層，并去除部分所述第一厚度的AlN層，得到第二厚度的AlN層；所述第二厚度的AlN層不連續(xù)；
[0011]S2:在表面形成有所述第二厚度的AlN層的所述藍(lán)寶石襯底上依次外延生長(zhǎng)緩沖層、非摻雜GaN層、N型GaN層、多量子阱層及P型GaN層，得到LED結(jié)構(gòu)。
[0012]根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于：所述步驟SI包括以下步驟:
[0013]Sl-1:首先將所述藍(lán)寶石襯底放入MOCVD爐內(nèi)；
[0014]S1-2:在隊(duì)/!12氣氛下升溫至第一溫度；
[0015]S1-3:進(jìn)一步通入NH3，在N2/H2/NH3氣氛下繼續(xù)升溫至第二溫度并保持第一時(shí)間，在所述藍(lán)寶石襯底上形成第一厚度的AlN層；
[0016]S1-4:停止通入順3及\，持續(xù)通入H2并升溫至第三溫度，并保持第二時(shí)間，使所述第一厚度的AlN層部分殘留，得到第二厚度的AlN層；
[0017]S1-5:降溫直至溫度低于第四溫度，恢復(fù)通入NHjN2，在爐內(nèi)形成N2/H2/NH3氣氛。
[0018]可選地，所述第一溫度的范圍是400?700°C，所述第二溫度的范圍是850?1050°C，所述第三溫度的范圍是1060?1200°C，所述第四溫度的范圍是600?800°C;所述第一時(shí)間的范圍是10?40s，所述第二時(shí)間的范圍是3?8min。
[0019]可選地，所述第一厚度的范圍是10?30nm ;所述第二厚度的范圍是I?10nm。
[0020]可選地，所述藍(lán)寶石襯底為PSS圖形化襯底。
[0021]如上所述，本發(fā)明的LED結(jié)構(gòu)及其制作方法，具有以下有益效果:本發(fā)明的LED結(jié)構(gòu)的制作方法在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)緩沖層之前，先用NH3在高溫下處理藍(lán)寶石襯底，使其表面生長(zhǎng)一 AlN薄層，之后再用H2高溫處理，使所述AlN薄層部分殘留，在藍(lán)寶石襯底上形成含有AlN的低密度表層，從而實(shí)現(xiàn)更好的晶格過(guò)渡效果，進(jìn)一步降低晶格失配對(duì)GaN外延層的影響，提高GaN生長(zhǎng)晶體的質(zhì)量，且該制作方法簡(jiǎn)單可靠。本發(fā)明得到的LED結(jié)構(gòu)用于制作LED芯片，可以提聞芯片売度及電性品質(zhì)。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1顯示為本發(fā)明的LED結(jié)構(gòu)的剖視示意圖。
[0023]圖2顯示為本發(fā)明的LED結(jié)構(gòu)的制作方法的工藝流程圖。
[0024]圖3顯示為本發(fā)明的LED結(jié)構(gòu)的制作方法中步驟SI的工藝流程圖。
[0025]圖4顯示為本發(fā)明的LED結(jié)構(gòu)的制作方法中在藍(lán)寶石襯底上形成第一厚度的AlN層的不意圖。
[0026]圖5顯示為本發(fā)明的LED結(jié)構(gòu)的制作方法中使所述第一厚度的AlN層部分殘留，得到第二厚度的AlN層的示意圖。
[0027]元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0028]I藍(lán)寶石襯底
[0029]2A1N 層
[0030]201第一厚度的AlN層
[0031]202第二厚度的AlN層
[0032]3緩沖層
[0033]4非摻雜GaN層
[0034]5N 型 GaN 層
[0035]6多量子阱層
[0036]7P 型 GaN 層
[0037]SI ?S2，Sl-1 ?S1-5 步驟
【具體實(shí)施方式】
[0038]以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0039]請(qǐng)參閱圖1至圖5。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0040]實(shí)施例一
[0041]本發(fā)明提供一種LED結(jié)構(gòu)，請(qǐng)參閱圖1，顯示為該結(jié)構(gòu)的剖視示意圖，自下而上依次包括藍(lán)寶石襯底1、緩沖層3、非摻雜GaN層4、N型GaN層5、多量子阱層6及P型GaN層7，其中:所述藍(lán)寶石襯底I與所述緩沖層3之間還形成有一 AlN層2，所述AlN層2不連續(xù)。
[0042]具體的，所述藍(lán)寶石(Al2O3)襯底I可采用常規(guī)平面藍(lán)寶石襯底，也可以采用PSS圖形化襯底。所述緩沖層3的材料為GaN，其可為單層GaN層，也可由低溫GaN層及高溫GaN層疊加而成。所述多量子阱層6可由淺量子阱層及多量子阱發(fā)光層組成。
[0043]本實(shí)施例中，所述AlN層2的厚度范圍優(yōu)選為I?10nm，且所述AlN層2不連續(xù)，即所述藍(lán)寶石襯底I表面部分區(qū)域形成有AlN層，部分區(qū)域沒有。
[0044]本發(fā)明的LED結(jié)構(gòu)中，所述AlN層2的存在使藍(lán)寶石襯底表面形成含AlN的低密度表層，可以實(shí)現(xiàn)更好的晶格過(guò)渡效果，進(jìn)一步降低晶格失配對(duì)GaN外延層的影響，提高GaN生長(zhǎng)晶體的質(zhì)量。該LED結(jié)構(gòu)用于制作LED芯片，可以提高芯片亮度及電性品質(zhì)。
[0045]實(shí)施例二
[0046]本發(fā)明還提供一種LED結(jié)構(gòu)的制作方法，請(qǐng)參閱圖2，顯示為該方法的工藝流程圖，包括以下步驟:
[0047]S1:提供一藍(lán)寶石襯底，在所述藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)第一厚度的AlN層，并去除部分所述第一厚度的AlN層，得到第二厚度