一种LED结构及其制作方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种LED结构及其制作方法，该方法包括：提供图形化的衬底；利用物理气相沉积工艺，在所述衬底表面形成的缓冲层，所述缓冲层包括含氢的氮化铝缓冲层；在所述缓冲层背离所述衬底的一侧形成外延结构，从而解决现有LED结构制作方法中，所述氮化铝缓冲层形成后，反应室中仍然存在较多的铝残留，影响后续形成的外延结构的晶体质量，导致所述LED器件的光电性能降低的问题，还可以改善衬底与外延结构之间的晶格应力，使得所述LED的外延结构表面温场均匀，LED结构出射光线的波长的均匀性得到很大提升，同时，减小量子阱受到的量子约束斯塔克效应，使得最后形成的LED的发光性能提升，亮度增加，漏电流减小。

A kind of LED structure and its fabrication method

The embodiment of the present invention discloses an LED structure and its fabrication method, which includes: providing a graphical substrate; forming a buffer layer on the surface of the substrate using a physical vapor deposition process, the buffer layer including a hydrogen-containing aluminum nitride buffer layer; and forming an epitaxial structure on the side of the buffer layer away from the substrate. In order to solve the problem of decreasing the photoelectric performance of the LED device, the lattice stress between the substrate and the epitaxial structure can also be improved so as to reduce the lattice stress between the substrate and the epitaxial structure. The surface temperature field of the epitaxial structure of the LED is uniform, and the uniformity of the wavelength of the light emitted from the LED structure is greatly improved. At the same time, the Stark effect of quantum confinement on the quantum well is reduced, so that the luminance of the final formed LED is improved, the brightness is increased, and the leakage current is reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种LED结构及其制作方法
本专利技术涉及LED制造
，尤其涉及一种LED结构及其制作方法。
技术介绍
LED被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。目前LED制作过程中，通常在衬底上形成外延结构之前，先在衬底表面形成一层氮化铝缓冲层，以提高所述LED器件的光电性能，提高LED器件的产能，降低成本。现有在衬底上形成氮化铝缓冲层的方法通常是利用有机化学气相沉积工艺，在高温低压环境下，利用氨气和含铝有机金属气体，通过化学反应生成氮化铝缓冲层，具体的，氨气在和含铝有机金属气体发生化学反应时，先分解出氮原子和氢气，其中，氮原子用于和含铝有机金属气体发生化学反应生成氮化铝缓冲层，氢气用于和其他气体一起作为环境气体，并不参与化学反应。但是，由于上述氮化铝缓冲层的形成方法是利用氨气在和含铝有机金属气体发生化学反应，从而使得反应室中存在大量的含铝残余物，造成所述氮化铝缓冲层形成后，反应室中仍然存在较多的铝残留，影响后续形成的外延结构的晶体质量，导致所述LED器件的光电性能降低。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种LED结构及其制作方法，以解决现有LED制作方法中，所述氮化铝缓冲层形成后，反应室中仍然存在较多的铝残留，影响后续形成的外延结构的晶体质量，导致所述LED器件的光电性能降低的问题。为解决上述问题，本专利技术实施例提供了如下技术方案：一种LED结构的制作方法，包括：提供图形化的衬底，所述图形化的衬底包括平面区域和相对于所述平面区域凸起的凸起结构；在所述衬底表面形成的缓冲层，所述缓冲层包括含氢的氮化铝缓冲层；在所述缓冲层背离所述衬底的一侧形成外延结构。可选的，在所述衬底的表面形成缓冲层包括：利用物理化学气相沉积工艺在所述衬底表面沉积氮化铝，并在沉积过程中的预设时间段内，向反应室内通入含氢气体，以在所述衬底表面形成氮化铝缓冲层，所述氮化铝缓冲层包括含氢的氮化铝缓冲层。可选的，在所述衬底的表面形成缓冲层包括：利用磁控溅射工艺在所述衬底表面沉积氮化铝，并在沉积过程中的预设时间段内，向反应室内通入含氢气体，以在所述衬底表面形成氮化铝缓冲层，所述氮化铝缓冲层包括含氢的氮化铝缓冲层。可选的，所述含氢气体为H2、NH3、H2O。可选的，所述预设时间段为所述沉积过程中的部分时间段或全部时间段。可选的，该方法还包括：在沉积过程中，向反应室内通入氧气。可选的，所述反应室中通入的氧气和含氢气体的气体流量比例取值范围为0-1:20，不包括左端点值，包括右端点值。一种LED结构，包括：图形化的衬底，所述图形化的衬底包括平面区域和相对于所述平面区域凸起的凸起结构；位于所述衬底表面的缓冲层，所述缓冲层包括含氢的氮化铝缓冲层；位于所述缓冲层背离所述衬底的一侧的外延结构。可选的，所述缓冲层还包括不含氢的氮化铝缓冲层。可选的，所述含氢的氮化铝缓冲层与所述缓冲层的厚度比例取值范围为60％-100％，包括右端点值。与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：本专利技术实施例所提供的技术方案，利用物理气相沉积工艺，在所述衬底表面形成的缓冲层，而非化学气相沉积工艺，从而避免了在反应室通入含Al有机金属气体，解决了所述氮化铝缓冲层形成后，反应室中仍然存在较多的铝残留，影响后续的外延结构的晶体质量，导致所述LED器件的光电性能降低的问题。而且，本专利技术实施例所提供的技术方案，所述缓冲层包括含氢的氮化铝缓冲层，可以改善衬底和外延结构之间的晶格应力，使得所述缓冲层以后的外延结构形成过程中，晶格应力得到很大释放，翘曲变小，从而使得所述LED的外延结构表面温场均匀，LED结构出射光线的波长的均匀性得到很大提升。同时，本专利技术实施例所提供的技术方案，所述缓冲层以后的外延结构形成过程中，晶格应力较小，量子阱受到的量子约束斯塔克效应更小，使得最后形成的LED的发光性能提升，漏电流减小。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一个实施例所提供的LED结构制作方法的流程图；图2为本专利技术一个实施例所提供的LED结构的制作方法中，图形化衬底的结构示意图；图3为本专利技术一个实施例所提供的LED结构的制作方法中图形化衬底上形成缓冲层后的结构示意图；图4为本专利技术一个实施例所提供的LED结构的制作方法制作的LED结构的示意图；图5为所述缓冲层中全部组成为含氢的氮化铝缓冲层和全部组成为不含氢的氮化铝缓冲层时，所述LED结构的翘曲形变示意图，其中，a为所述缓冲层中全部组成为不含氢的氮化铝缓冲层时，所述LED的翘曲形变示意图，b为所述缓冲层中全部组成为含氢的氮化铝缓冲层时，所述LED结构的翘曲形变示意图；图6为所述缓冲层中，含氢的氮化铝缓冲层与所述缓冲层为不同厚度比例时，所述LED的翘曲形变示意图，其中，c为含氢的氮化铝缓冲层与所述缓冲层厚度比例为1/3时，所述LED的翘曲形变示意图，d为含氢的氮化铝缓冲层与所述缓冲层厚度比例为2/3时，所述LED的翘曲形变示意图，b为含氢的氮化铝缓冲层与所述缓冲层厚度比例为1时，所述LED的翘曲形变示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。正如
技术介绍
部分所述，现有氮化铝缓冲层的形成方法中，所述氮化铝缓冲层形成后，反应室中仍然存在较多的铝残留，影响后续形成的外延结构的晶体质量，导致所述LED器件的光电性能降低。为解决上述问题，专利技术人研究发现，可以利用物理化学气相沉积，在衬底表面形成氮化铝(AlN)缓冲层。根据SEM(ScanningElectronMicroscope，即扫描电子显微镜)、XRD(X-rayDiffraction，即X射线衍射)和AFM(AtomicForceMicroscope，即原子力显微镜)测试结果，该工艺下生产的AlN缓冲层为沿C轴的柱状生长，结晶品质高，表面光滑平整。而且，在AlN表面外延生长GaN等结构后，生长的GaN表面非常光洁，晶体质量可以得到改善。但是，所述AlN缓冲层表面形成的GaN的晶体质量越好，其与衬底之间的应力就越大，热失配也越大，从而使得LED的外延结构在生长过程中，会产生非常大的翘曲形变，导致高温下LED的外延结构内外温度差异巨大，一致性很差，而且较大的晶格应力，也会导致所述LED的整个外延结构性能变差，使得LED的亮度变低，漏电增加。有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种LED结构的制作方法，如图1所示，该方法包括：S1：提供图形化的衬底本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LED结构的制作方法，其特征在于，包括：提供图形化的衬底，所述图形化的衬底包括平面区域和相对于所述平面区域凸起的凸起结构；利用物理气相沉积工艺，在所述衬底表面形成的缓冲层，所述缓冲层包括含氢的氮化铝缓冲层；在所述缓冲层背离所述衬底的一侧形成外延结构。

【技术特征摘要】
1.一种LED结构的制作方法，其特征在于，包括：提供图形化的衬底，所述图形化的衬底包括平面区域和相对于所述平面区域凸起的凸起结构；利用物理气相沉积工艺，在所述衬底表面形成的缓冲层，所述缓冲层包括含氢的氮化铝缓冲层；在所述缓冲层背离所述衬底的一侧形成外延结构。2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在所述衬底的表面形成缓冲层包括：利用物理化学气相沉积工艺在所述衬底表面沉积氮化铝，并在沉积过程中的预设时间段内，向反应室内通入含氢气体，以在所述衬底表面形成氮化铝缓冲层，所述氮化铝缓冲层包括含氢的氮化铝缓冲层。3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在所述衬底的表面形成缓冲层包括：利用磁控溅射工艺在所述衬底表面沉积氮化铝，并在沉积过程中的预设时间段内，向反应室内通入含氢气体，以在所述衬底表面形成氮化铝缓冲层，所述氮化铝缓冲层包括含氢的氮化铝缓冲层。4.根据权利要求2或3所述的制作方法，其特征在于，所述含氢...

【专利技术属性】
技术研发人员：王爱民，程伟，尧刚，崔晓慧，
申请(专利权)人：厦门乾照光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35