发光二极管及其制作方法与流程

本公开涉及发光器件领域，特别涉及一种发光二极管及其制作方法。

背景技术：

1、发光二极管是一种可以发光的半导体器件，常用于照明、显示等领域。

2、相关技术提供了一种发光二极管的结构，包括：衬底，依次层叠在衬底的填平层、第一半导体层、有源层和第二半导体层。

3、然而，相关技术中的填平层与衬底之间具有较大的晶格失配与热失配，会产生较大的应力，而应力会从填平层一直延伸至有源层中，应力会导致有源层中的能带扭曲，降低电子与空穴复合的几率，从而影响发光二极管的发光效率，并且还会使发光二极管的峰值发光效率降低。

技术实现思路

1、本公开实施例提供了一种发光二极管及其制作方法，可以提升发光二极管的发光效率，以及提升发光二极管的峰值发光效率。所述技术方案如下：

2、一方面，提供了一种发光二极管的制作方法，所述方法包括：

3、在衬底上制作gan填平层；

4、在所述gan填平层上制作第一gan子层，所述第一gan层的生长温度低于所述gan填平层的生长温度；

5、在所述第一gan子层上制作第二gan子层，所述第二gan子层的生长压力低于所述第一gan子层的生长压力；

6、在所述第二gan子层上制作第三gan子层，所述第三gan子层的生长速度低于所述第二gan子层的生长速度，所述第三gan子层中掺杂有si，所述第一gan子层、所述第二gan子层和所述第三gan子层形成应力释放层；

7、在所述应力释放层上依次制作第一半导体层、有源层和第二半导体层。

8、可选地，所述制作第一gan子层，包括：

9、在生长温度为1030～1070℃，生长压力为150～200torr的环境下，采用流量为100～200sccm，流量为30～60l/min的nh3，流量为80～150l/min的h2，生长所述第一gan子层，生长时间为2～4min。

10、可选地，所述方法还包括：

11、在所述第一gan子层生长完成后，在生长温度为1030～1070℃，生长压力为150～200torr的环境下，通入流量为80～150l/min的h2，流量为30～60l/min的nh3，通入时间为0.5～1min。

12、可选地，所述制作第二gan子层，包括：

13、在生长温度为1030～1070℃，生长压力为150～200torr的环境下，关闭ga源，降低生长压力，降压时间为0.5～2min；

14、继续降低生长压力，并通入流量为100～200sccm的ga源，流量为30～60l/min的nh3，生长所述第二gan子层，生长时间为0.5～1.5min；

15、在生长压力降低至80～150torr后，继续通入流量为100～200sccm的ga源，流量为30～60l/min的nh3，继续生长所述第二gan子层，生长时间为1～3min。

16、可选地，所述方法还包括：

17、在所述第二gan子层生长完成后，在生长温度为1030～1070℃，生长压力为80～150torr的环境下，关闭ga源，通入流量为30～60l/min的nh3，浓度为2×1017～5×1017cm-3的硅源，生长sinx层，生长时间为1～2min，其中，sinx层为sin、si2n、si2n3、si3n4中的一种或多种形成的膜层。

18、可选地，所述制作第三gan子层，包括：

19、在生长温度为1030～1070℃，生长压力为80～150torr的环境下，通入浓度为2×1017～5×1017cm-3的硅源，流量为100～180l/min的h2，流量为40～80l/min的nh3，生长所述第三gan子层，生长时间为1～2min。

20、可选地，所述第一gan子层的生长速度为3～4μm/h，所述第二gan子层的生长速度为3～4μm/h，所述第三gan子层的生长速度为0.5～2μm/h。

21、另一方面，提供了一种发光二极管，所述发光二极管采用如上任一项所述的方法形成，所述发光二极管包括：

22、衬底，依次层叠在所述衬底的gan填平层、应力释放层、第一半导体层、有源层和第二半导体层；

23、所述应力释放层包括依次层叠的第一gan子层、第二gan子层和第三gan子层。

24、可选地，所述第一gan子层的厚度为30～60nm，所述第二gan子层的厚度为20～50nm，所述第三gan子层的厚度为20～40nm。

25、可选地，所述应力释放层还包括sinx层，所述sinx层位于所述第二gan子层与所述第三gan子层之间，其中，sinx层为sin、si2n、si2n3、si3n4中的一种或多种形成的膜层。

26、本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

27、在本公开实施例中，在衬底表面制作填平层用于为后续膜层提供较好的生长界面。在填平层生长结束后，采用较低的生长温度制作第一gan子层可以释放长时间高温生长填平层带来的应力。在半导体层生长过程中，生长设备通过对衬底的底部加热，以达到半导体层的生长温度，采用较低的温度制作第一gan子层，有利于降低衬底底部与第一gan子层表面的温度差，从而降低第一gan子层表面与衬底下表面之间的应力，避免该应力影响到第一gan子层的生长。在第一gan子层生长结束后，降低生长压力，制作第二gan子层。生长设备为降低反应腔内压力，需要加速抽取腔内气体，会导致腔内的向下气流的流速加快，向下气流会给半导体层施加压力，从而导致第二gan子层表面受到的压力增加。通过增大第二gan子层表面的压力，该压力有利于减小衬底、第二gan子层发生的形变，降低衬底、第二gan子层翘曲的程度，并降低应力。使第二gan子层的质量更好，从而可以避免低温生长导致的晶体质量较差的问题，从而可以避免晶体质量较差导致后续生长的膜层质量也较差，从而影响到有源层的发光效率。在第二gan子层生长结束后，降低生长速度，并通入si，生长第三gan子层。降低生长速度制作第三gan子层，可以确保第三gan子层的质量更好，此外，第三gan子层掺有si，掺杂有si的第三gan子层的膜层质量较好。并且通过第三gan子层过渡至第一半导体层，可以避免直接由无掺杂膜层过渡至高掺杂膜层引起的晶格差异较大的问题，从而降低晶格差异引起的应力。通过以上三个子层构成的应力缓冲层，一方面，第一gan子层可以释放生长填平层引起的应力；另一方面，第三gan子层可以降低与第一半导体层之间晶格差异引起的应力；又一方面，第二gan子层和第三gan子层可以提升应力释放层的膜层质量，从而确保应力释放层的膜层质量较好，也即确保应力释放层可以为后续膜层提供较好的生长环境。同时，可以减少传递至有源层的应力，从而提升有源层的发光效率，以及提升有源层的峰值发光效率，并且还可以确保有源层可以在较小的电流下即可达到峰值发光效率，降低发光二极管的能耗。

技术特征：

1.一种发光二极管的制作方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制作第一gan子层，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制作第二gan子层，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制作第三gan子层，包括：

7.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，所述第一gan子层的生长速度为3～4μm/h，所述第二gan子层的生长速度为3～4μm/h，所述第三gan子层的生长速度为0.5～2μm/h。

8.一种发光二极管，其特征在于，所述发光二极管采用如权利要求1至7任一项所述的方法形成，所述发光二极管包括：

9.根据权利要求8所述的发光二极管，其特征在于，所述第一gan子层(103)的厚度为30～60nm，所述第二gan子层(104)的厚度为20～50nm，所述第三gan子层(106)的厚度为20～40nm。

10.根据权利要求8或9所述的发光二极管，其特征在于，所述应力释放层(10)还包括sinx层(105)，所述sinx层(105)位于所述第二gan子层(104)与所述第三gan子层(106)之间，其中，sinx层(105)为sin、si2n、si2n3、si3n4中的一种或多种形成的膜层。

技术总结本公开提供了一种发光二极管及其制作方法。该方法包括：在衬底上制作GaN填平层；在所述GaN填平层上制作第一GaN子层，所述第一GaN层的生长温度低于所述GaN填平层的生长温度；在所述第一GaN子层上制作第二GaN子层，所述第二GaN子层的生长压力低于所述第一GaN子层的生长压力；在所述第二GaN子层上制作第三GaN子层，所述第三GaN子层的生长速度低于所述第二GaN子层的生长速度，所述第三GaN子层中掺杂有Si，所述第一GaN子层、所述第二GaN子层和所述第三GaN子层形成应力释放层；在所述应力释放层上依次制作第一半导体层、有源层和第二半导体层。技术研发人员：姚振,从颖,龚逸品,梅劲受保护的技术使用者：京东方华灿光电（苏州）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25