本发明专利技术涉及一种发光二极管的制作方法，公开了一种采用金属有机化合物气相外延技术生长非对称电子储蓄层高亮度发光二极管的方法，改善有源区晶体质量，提高发光器件内量子效率。本发明专利技术在金属有机化合物气相外延反应室中将蓝宝石AllO3衬底在氢气气氛下，三维生长20～30纳米的GaN缓冲层，再在1000～1500℃下生长2～4微米厚n-GaN层；在氮气气氛下，生长n型非对称In组分渐变的电子注入层，在氢气氛下，在950～1040℃生长p型AlGaN电子阻挡层和p-GaN层。本发明专利技术所涉及工艺流程均在外延生长中完成，不需要附加芯片工艺流程，具有工艺流程相对简单，可重复性好，附加成本低等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种发光二极管的制作方法，尤其是涉及一种采用金属有机化合物气相外延(MOCVD)技术生长非对称能力氮化镓(GaN)基III-V族氮化物半导体材料发光二极管的方法，属于半导体光电子
技术介绍
氮化镓(GaN)基半导体材料是继硅和砷化镓之后的第三代半导体材料，近年来发展迅速。III族氮化物包括GaN、InN, AlN以及三元和四元合金都是直接带隙宽禁带半导体材料。III族氮化物材料室温下禁带宽度从氮化铟(InN) 0. 75eV到氮化镓(GaN) 3. 4eV直至氮化铝(A1N)6. 2eV的范围内连续可调，覆盖了从红外到紫外的广泛的波长范围，被认为是在
中具有非常重要地位的材料。半导体照明是21世纪最具发展前景的高
之一。20世纪90年代以来，随着氮化镓基蓝光和白光发光二极管的研制成功，GaN基白光LED是一种高效环保的固态照明光源，是继蜡烛，白炽灯，荧光灯后的第四代照明产品，和传统照明光源相比，LED照明有节能，环保，绿色健康，长寿命等几大明显优势。半导体照明已经成为人类照明史上又一次飞跃。可广泛应用于景观照明，装饰照明，特种照明，汽车用灯以及普通照明灯领域。其经济和社会意义巨大。美国、日本、欧盟、韩国、台湾等国家和地区相继推出半导体照明发展计划。我国于2003年10月，正式启动了 “国家半导体照明工程”。随着最近几年的快速发展，白光发光二极管(LED)的性能指标不断提高，固态照明的实用化已经露出了曙光。这些发展包括了材料生长、芯片制备和封装的各个方面的成就。尤其是在材料生长方面，最近几年各种新的技术层出不穷，极大地推进了固态照明事业的发展。LED的内量子效率是器件性能指标的重要参数。内量子效率是一个和辐射复合的微观过程密切相关的参数，它被定义为在一定的注入条件下，单位时间内辐射复合产生的光子数与单位时间内注入的载流子对数之比。对于GaN基LED的器件而言，其量子阱、异质结构载流子限制效应以及量子限制斯塔克效应(QCSE)将对内量子效率起着重要的影响。LED的注入效率定义为在一定注入条件下，单位时间内注入到发光区中产生复合的载流子数与注入载流子总数之比。提高载流子注入效率的方法主要是提高空穴的注入和降低电子的泄漏。主要是优化电流扩展层，同时，优化量子阱的结构及界面，减少溢流和表面复合，降低漏电通道。
技术实现思路
本专利技术是针对上述
技术介绍
存在的缺陷，提供一种，对于GaN基LED,由于其电子有效质量远小于空穴有效质量，容易产生电子泄漏，进而影响器件最终发光效率，同时由于n-GaN和InGaN有源区存在较大的晶格失配及热应力失配，在有源区存在较大的压电极化场，导致电子和空穴波函数空间分离进而影响器件复合发光效率。通过在有源区前生长渐变In组分的InGaN或InGaN/GaN超晶格电子注入层，可以有效间减少电子泄漏，改善水平方面电流扩展，有效缓解n-GaN和有源区晶格失配及热应力失配，改善有源区晶体质量，提高发光器件内量子效率。为实现上述目的，本专利技术公开了一种，采用金属有机化合物气相外延方法，通过在n-GaN和InGaN有源层之间引入非对称的渐变In组分的电子注入层，改善电流扩展，提高LED发光效率，使用三甲基镓、三甲基铟、三甲基铝作为III族源，氨气作为V族源，硅烷作为n型掺杂源，二茂镁作为P型掺杂源，其特征在于，该方法包括以下步骤 步骤一、在金属有机化合物气相外延反应室中将蓝宝石A1103衬底在氢气气氛下，1040 1200°C处理5分钟，然后降低温度，在530 550°C，反应室压力500 torr，在氢气气氛下，三维生长20 30纳米的GaN缓冲层，再在1000 1500°C下生长2 4微米厚n-GaN 层； 步骤二、在氮气气氛下，在750 850°C下生长n型非对称In组分渐变的电子注入层，接着生长5 10周期InxGai_xN/GaN多量子阱有源区，其中0. 01彡x彡0. 3，电子注入层中最大In组分小于有源区中In组分； 步骤三、在氢气氛下，在950 1040°C生长p型AlGaN电子阻挡层和p_GaN层。进一步，所述n型非对称In组分渐变的电子注入层是n-InGaN,所述n型n-InGaN电子注入层是在n-GaN和InxGai_xN/GaN有源区之间，In组分从随n-InGaN生长厚度增加线性增加的； 所述n型插入层中最高In组分小于InxGai_xN/GaN多量子阱有源区的In组分X，所述n型插入层厚度是10 lOOnm。进一步,所述n型非对称In组分渐变的电子注入层是n-InGaN/GaN超晶格,所述n-InGaN/GaN超晶格插入层是在n_GaN和有源区之间，其中超晶格阱层In组分随超晶格周 期的增加是线性增加的；所述n型插入层中最高In组分小于InxGai_xN/GaN多量子阱有源区的In组分X，所述n型超晶格周期数I 20。进一步,所述n型非对称In组分渐变的电子注入层是n_InGaN/InGaN超晶格；所述InGaN/InGaN超晶格插入层是是在n-GaN和有源区之间，超晶格垒层In组分小于阱层In组分，超晶格阱层In组分随超晶格周期的增加而线性增加，所述n型插入层中最高In组分小于InxGai_xN/GaN多量子阱有源区的In组分X，所述n型超晶格周期数I 20。本专利技术所涉及工艺流程均在外延生长中完成，不需要附加芯片工艺流程，具有工艺流程相对简单，可重复性好，附加成本低等优点，采用本专利技术中设计的非对称浅阱LED结构可改善电子在水平方向的电流扩展，缓解n-GaN和有源区之间的晶格失配和热应力失配，有效减少有源区受到的电压极化场，提高有源区晶体质量。采用本专利技术中设计的非对称浅阱LED制作的LED芯片显示优异的光电性质，相对于传统LED结构亮度提高20%以上。具体实施例方式为能进一步了解本专利技术的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。本专利技术提供一种采用MOCVD技术生长高亮度发光二极管的方法，通过设计新型的LED结构，相对于传统p-i-n LED外延结构，在n_GaN和InGaN/GaN有源层之间生长In组分渐变的电子储蓄层，改善电子在水平方向的电流扩展，缓解n-GaN和有源区之间的晶格失配和热应力失配。进而实现提高LED发光效率的目的。本专利技术所涉及工艺流程均在外延生长中完成，不需要附加芯片工艺流程，具有工艺流程相对简单，可重复性好，附加成本低等优点。采用本专利技术中技术生长制作的LED芯片显示优异的光电性质，可靠性和稳定性大副度提闻，相对于传统LED结构大幅度提发光效率。本专利技术的一种采用金属有机化合物气相外延技术生长非对称浅阱高亮度发光二极管的方法，采用金属有机化合物气相外延方法，在n-GaN和InGaN/GaN有源层之间生长In组分渐变的电子储蓄层，使用三甲基镓、三甲基铟、三甲基铝作为III族源，氨气作为V族源，硅烷作为n型掺杂源，二茂镁作为p型掺杂源，其特征在于，该方法包括以下步骤 步骤一，在金属有机化合物气相外延反应室中将蓝宝石AU0,衬底在氢气气氛下，1040 1200°C处理5分钟，然后降低温度，在530 550°C，反应室压力500 torr，在氢气气氛下，三维生长本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：贾传宇，殷淑仪，高宗伟，孙永建，张国义，
申请(专利权)人：东莞市中镓半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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