一種具有AlN量子點的氮化物發光二極管及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體光電器件領域，特別是一種具有AlN量子點的氮化物發光二極管及其制作方法。
【背景技術】
[0002]現今，發光二極管(LED)，特別是氮化物發光二極管因其較高的發光效率，在普通照明領域已取得廣泛的應用。氮化物發光二極管一般在異質襯底上外延，因晶格失配和熱失配會產生大量的位錯和缺陷，雖然通過結構設計可減少部分位錯，但仍有大量的位錯會延伸至P型層形成漏電通道，電子會傾向于流向阻值較低的位錯線，降低電流的橫向提高擴展，導致ESD偏差并引發漏電。
[0003]鑒于現有技術的氮化物發光二極管存在的性能問題，因此有必提出一種具有AlN量子點的氮化物發光二極管的制作方法。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在于:提供一種具有AlN量子點的氮化物發光二極管及其制作方法，通過在P型氮化物和具有高Mg摻雜的P型氮化物之間插入一 AlN量子點層，該量子點通過高電阻的AlN量子點的多步弛豫沉積方法，均勻地堵住位錯線的終端，防止電流流經位錯線區域，提高反向電壓、降低漏電、改善電流的橫向擴展和改善ESD。
[0005]根據本發明的第一方面，一種具有AlN量子點的氮化物發光二極管，包括:襯底，緩沖層，N型氮化物，具有V-pits的多量子阱，P型氮化物，無Mg摻雜的AlN量子點，具有高Mg摻雜的P型氮化物以及P型接觸層，其特征在于:在P型氮化物和具有高Mg摻雜的P型氮化物之間插入AlN量子點層，量子點通過高電阻的AlN量子點的多步弛豫沉積方法，均勾地堵住位錯線的終端，防止電流流經位錯線區域，提高反向電壓、降低漏電、改善電流的橫向擴展和改善ESD。
[0006]根據本發明的第二方面，一種具有AlN量子點的氮化物發光二極管的制作方法，包括以下步驟:
(1)在襯底上依次沉積緩沖層，N型氮化物，具有V-pits的多量子阱以及P型氮化物；
(2)在P型氮化物上沉積無Mg摻雜AlN量子點，該量子點均勻地覆蓋住位錯線的終端，使位錯線終止于AlN量子點，然后在AlN量子點的間隙位置沉積高Mg摻雜濃度的氮化物；
(3)外延生長無位錯線的P型接觸層，因位錯線被AlN量子點終結于P型氮化物，該發光二極管在電流注入時，可防止電流流經位錯線區域，提高反向電壓、降低漏電、改善電流的橫向擴展和改善ESD。
[0007]進一步地，所述步驟(2)的無Mg摻雜AlN量子點采用多步弛豫方法沉積。
[0008]進一步地，所述步驟(2)的AlN量子點采種多步弛豫的沉積方法包含子步驟(a)?(e)，首先，子步驟(a)將反應室的溫度降至600-800度的低溫，優選650度，反應室壓強升至400-600Torr，優選500Torr，關閉NH3和H2，往反應室通入TMAl，預鋪一層Al金屬層，厚度約l(M00nm，優選50nm;子步驟(b)將溫度升至1100-1300度的高溫，優選1200度，關閉TMA1，使Al原子弛豫至能量最低的位錯線終端，形成Al金屬量子點;子步驟(c)往反應室通入NH3，不通Cp2Mg，生成高阻值的無Mg摻雜的AlN量子點；子步驟(d)，關閉NH3和N2，往反應室通過H2，通過高溫H2對殘余的Al原子進行腐蝕，并使AlN量子點進一步弛豫至位錯線的終端;子步驟(e)，將反應室溫度降至900-1100度，優選950度，反應室壓強升至200-3001'0^優選300Torr，通入TMGa和Cp2Mg，在AlN量子點的間隙位置沉積高Mg摻雜的氮化物。
[0009]進一步地，所述步驟(2)在AlN量子點的間隙位置沉積高Mg摻雜濃度的氮化物的Mg摻雜濃度為1E19?5E20cm—3，優選5E19cnf3。
[0010]進一步地，所述步驟(3)生長無位錯的P型接觸層，因位錯線終端被AlN量子點所填充，生長的P型接觸層無位錯線，以降低非輻射復合和提升電子的擴展。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明實施例的傳統氮化物發光二極管的電流示意圖。
[0012]圖2為本發明實施例的一種具有AlN量子點的氮化物發光二極管的電流示意圖。
[0013]圖3為本發明實施例的一種具有AlN量子點的氮化物發光二極管的制作方法示意圖。
[0014]圖示說明:100:襯底，101:緩沖層，102:N型氮化物，103:具有V-pits的多量子阱，104: P型氮化物，105a:無Mg摻雜的AlN量子點，105b:具有高Mg摻雜的P型氮化物，106: P型接觸層。
【具體實施方式】
[0015]如圖1所示，傳統的氮化物發光二極管，依次包括襯底100，緩沖層101，N型氮化物102，具有V-pits的多量子阱103，P型氮化物104以及P型接觸層106，因晶格失配和熱失配導致的大量的位錯會延伸至P型層形成漏電通道，電子會傾向于流向阻值較低的位錯線，降低電流的橫向提高擴展導致H)S偏差并引發漏電。
[0016]如圖2所示，本發明提出的一種具有AlN量子點的發光二極管，依次包括襯底100，緩沖層101，N型氮化物102，具有V-pits的多量子阱103，P型氮化物104，無Mg摻雜的AlN量子點105a，具有高Mg摻雜的P型氮化物105b以及P型接觸層106，其中在P型氮化物和具有高Mg摻雜的P型氮化物之間插入的無Mg摻雜的AlN量子點，均勻地覆蓋住位錯線的終端，使位錯線終止于AlN量子點，防止電流進入阻值低的穿透位錯線，提高反向電壓和降低漏電，改善電流的橫向擴展，提升ESD。
[0017]本發明所提出的具有AlN量子點的氮化物發光二極管的制作方法，包括以下步驟:首先，采用金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)在襯底100上依次沉積緩沖層101，N型氮化物102，具有V-pits的多量子阱103以及P型氮化物104。
[0018]其次，采用多步弛豫方法在P型氮化物上沉積無Mg摻雜AlN量子點105a，該量子點均勻地覆蓋住位錯線的終端，使位錯線終止于AlN量子點；然后在AlN量子點的間隙位置沉積高Mg摻雜濃度的氮化物105b。步驟(2)的AlN量子點采種多步弛豫的沉積方法包含子步驟(a)~(e)，如圖3所示。首先，子步驟(a)將反應室的溫度降至650度的低溫，反應室壓強升至500Torr，關閉NH3和H2，往反應室通入TMA1，預鋪一層Al金屬層，厚度約50nm;子步驟(b)將溫度升至1200度的高溫，關閉TMAl，使Al原子弛豫至能量最低的位錯線終端，形成Al金屬量子點；子步驟(c)往反應室通入NH3，不通Cp2Mg，生成高阻值的無Mg摻雜的AlN量子點；子步驟(d)，關閉NH3和N2，往反應室通過H2，通過高溫H2對殘余的Al原子進行腐蝕，并使AlN量子點進一步弛豫至位錯線的終端；子步驟(e)，將反應室溫度降至950度，反應室壓強升至300Torr，通入TMGa和Cp2Mg，在AlN量子點的間隙位置沉積高Mg摻雜的氮化物，Mg摻雜濃度為 5E19cm—3。
[0019]最后，外延生長無位錯線的P型接觸層106，生成具有AlN量子點的氮化物發光二極管。
[0020]以上實施方式僅用于說明本發明，而并非用于限定本發明，本領域的技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍的情況下，可以對本發明做出各種修飾和變動，因此所有等同的技術方案也屬于本發明的范疇，本發明的專利保護范圍應視權利要求書范圍限定。
【主權項】
1.一種具有AlN量子點的氮化物發光二極管，包括:襯底，緩沖層，N型氮化物，具有V-Pits的多量子阱，P型氮化物，無Mg摻雜的AlN量子點，具有高Mg摻雜的P型氮化物以及P型接觸層，其特征在于:在P型氮化物和具有高Mg摻雜的P型氮化物之間插入AlN量子點層，量子點通過高電阻的AlN量子點的多步弛豫沉積方法，均勻地堵住位錯線的終端，防止電流流經位錯線區域，提高反向電壓、降低漏電、改善電流的橫向擴展和改善ESD。2.—種具有AlN量子點的氮化物發光二極管的制作方法，包括以下步驟: (1)在襯底上依次沉積緩沖層、N型氮化物，具有V-pits的多量子阱以及P型氮化物； (2)在P型氮化物上沉積無Mg摻雜AlN量子點，該量子點均勻地覆蓋住位錯線的終端，使位錯線終止于AlN量子點，然后在AlN量子點的間隙位置沉積高Mg摻雜濃度的氮化物； (3)外延生長無位錯線的P型接觸層。3.根據權利要求2所述的一種具有AlN量子點的氮化物發光二極管的制作方法，其特征在于:所述步驟(2)的無Mg摻雜AlN量子點采用多步弛豫方法沉積。4.根據權利要求2所述的一種具有AlN量子點的氮化物發光二極管的制作方法，其特征在于:所述步驟(2)的AlN量子點采種多步弛豫的沉積方法包含子步驟(a)?(e)，子步驟(a)預鋪一層Al金屬層;子步驟(b)使Al原子弛豫至能量最低的位錯線終端，形成Al金屬量子點;子步驟(c)生成高阻值的無Mg摻雜的AlN量子點；子步驟(d)對殘余的Al原子進行腐蝕，并使AlN量子點進一步弛豫至位錯線的終端;子步驟(e)在AlN量子點的間隙位置沉積高Mg摻雜的氮化物。5.根據權利要求4所述的一種具有AlN量子點的氮化物發光二極管的制作方法，其特征在于:所述子步驟(a)將反應室的溫度降至600-800度的低溫，反應室壓強升至400-600Torr，關閉NH3和H2，往反應室通入TMA1，預鋪一層Al金屬層，厚度約10?lOOnm。6.根據權利要求4所述的一種具有AlN量子點的氮化物發光二極管的制作方法，其特征在于:所述子步驟(b)將溫度升至1100-1300度的高溫，關閉TMAl，使Al原子弛豫至能量最低的位錯線終端，形成Al金屬量子點。7.根據權利要求4所述的一種具有AlN量子點的氮化物發光二極管的制作方法，其特征在于:所述子步驟(c)往反應室通入NH3，不通Cp2Mg，生成高阻值的無Mg摻雜的AlN量子點。8.根據權利要求4所述的一種具有AlN量子點的氮化物發光二極管的制作方法，其特征在于:所述子步驟(d)關閉NH3和N2，往反應室通過H2，通過高溫出對殘余的Al原子進行腐蝕，并使AlN量子點進一步弛豫至位錯線的終端。9.根據權利要求4所述的一種具有AlN量子點的氮化物發光二極管的制作方法，其特征在于:所述子步驟(e)將反應室溫度降至900-1100度，反應室壓強升至200-300Torr，通入TMGa和Cp2Mg，在AlN量子點的間隙位置沉積高Mg摻雜的氮化物。10.根據權利要求2所述的一種具有AlN量子點的氮化物發光二極管的制作方法，其特征在于:所述步驟(2)在AlN量子點的間隙位置沉積高Mg摻雜濃度的氮化物的Mg摻雜濃度為1E19?5E20cm—3。
【專利摘要】本發明公開了一種具有AlN量子點的氮化物發光二極管及其制作方法，包括：襯底，緩沖層，N型氮化物，具有V-pits的多量子阱，P型氮化物，無Mg摻雜的AlN量子點，具有高Mg摻雜的P型氮化物以及P型接觸層，其中在P型氮化物和具有高Mg摻雜的P型氮化物之間插入AlN量子點層，量子點通過高電阻的AlN量子點的多步弛豫沉積方法，均勻地堵住位錯線的終端，防止電流流經位錯線區域，提高反向電壓、降低漏電、改善電流的橫向擴展和改善ESD。
【IPC分類】H01L33/06, H01L33/32, H01L33/00
【公開號】CN105633230
【申請號】CN201610197676
【發明人】鄭錦堅, 鐘志白, 杜偉華, 李志明, 楊煥榮, 廖樹濤, 伍明躍, 周啟倫, 林峰, 李水清, 康俊勇
【申請人】廈門市三安光電科技有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年3月31日