发光二极管结构及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及发光二极管结构及制作方法，特别是制作在N型外延层中，通过外延方法生长含有铟团簇的外延层并利用其表面等离激元层增强发光效率。
【背景技术】
[0002]目前业内，大部分利用金属表面等离激元的方法不是在外延片生长时原位完成的，而是通过另外一些薄膜生长设备在外延片表面生长的，例如在生长完部分P型GaN后，把外延片放入电子束蒸发设备里再沉积纳米金属薄膜，光刻腐蚀成一定的金属图形后，最后再放入外延炉中继续生长P型GaN。这会增加工艺的复杂度，增加了制作成本，同时制作在P型层的纳米金属薄膜不利于提高光效，吸收和反射部分出光.。
[0003]又或如中国专利申请号CN201320641628，其通过芯片工艺将纳米金属做于P型层表面，实际生产中由于纳米金属位于外延片表面，容易在后续芯片工艺中被酸分解，也容易出现脱落等问题，不利于量产。此外，传统利用金属表面等离激元的方法所选金属常见为金或银，不易通过外延生长方法直接在发光层下的N型层内形成具有表面等离激元层的金属团簇。
【发明内容】
[0004]为解决以上技术问题，本发明提供发光二极管结构，外延层内具备铟团簇结构，利用铟团簇的反射作用增加反射出光，同时铟团簇的表面形成表面等离激元层，所述表面等离激元层能促进发光外延层中空穴与电子结合过程中激发光子，起到增强辐射发光效率的作用。
[0005]发光二极管的结构，包括:衬底，位于衬底上方的第一半导体层和第二半导体层夹着的发光外延层，其特征在于:所述第一半导体层内包含离散的铟团簇，所述铟团簇为等离激元层包裹的金属团簇，所述表面等离激元层具有增强发光外延层电子空穴复合效率和增加反射的作用。
[0006]根据本发明，优选的是，所述第一半导体层包括缓冲层、位于缓冲层上方掺铟氮化镓与氮化镓交替生长的超晶格结构以及与超晶格结构接触的含铟团簇氮化镓层。
[0007]根据本发明，优选的是，所述第一半导体层包括缓冲层、位于缓冲层上方掺铟氮化镓/氮化镓交替生长的超晶格结构、铟团簇氮化镓层/氮化镓层交替生长结构。
[0008]根据本发明，优选的是，所述超晶格结构用于增大含铟团簇氮化镓层的晶格常数，掺铟成分促进所述铟团簇的形成。
[0009]根据本发明，优选的是，所述超晶格结构的交替周期为15~30个。
[0010]根据本发明，优选的是，所述超晶格结构中最后一层为掺铟氮化镓层，与所述含铟团簇氮化镓层接触。
[0011]根据本发明，优选的是，所述铟团簇氮化镓层/氮化镓层交替生长结构的交替周期为5~20个。
[0012]同时本发明提供一种发光二极管的制作方法，包括步骤:
(O提供一蓝宝石衬底，在其上依次生长缓冲层、非掺杂氮化镓层和掺硅氮化镓层；
(2)在超晶格层上交替生长5~20个周期的铟团簇氮化镓层/氮化镓层，生长铟团簇氮化镓层时，通入氨气、三甲基铟、氮气和氢气，其中氢气流量为1000cc/min~10000cc/min，在氮化镓中生成金属铟团簇，生长氮化镓层时，关闭三甲基铟，通入三乙基镓，铟团簇氮化镓层/氮化镓层总厚度为50~300nm ；
(3)生长5~50nm的氮化镓势皇层；
(4)通过交替生长5~15个周期的掺铟氮化镓层和氮化镓层，形成多量子阱发光外延层；
(5 )在多量子阱上依次生长掺镁氮化铝镓层、掺镁氮化镓层。
[0013]根据本方法，优选的是，所述步骤(2)在生长铟团簇氮化镓层的同时，其内部形成包裹着等离激元层的离散金属铟团簇，实现直接通过外延生长的方法形成高密度金属颗粒，所述高密度金属颗粒能与量子阱中的电子空穴对耦合，提升辐射复合效率；同时铟金属也能起到反射镜作用，其中铟团簇层与掺铟氮化镓/氮化镓超晶格层接触。
[0014]根据本方法，优选的是，所述步骤(I)与步骤(2)间增加制作步骤SI，交替生长15-30个周期的掺铟氮化镓/氮化镓超晶格结构。
[0015]根据本方法，优选的是，所述步骤SI生长的掺铟氮化镓/氮化镓超晶格结构，超晶格结构的最后一层生长掺铟氮化镓层，其作用为增大晶格常数，促进步骤(3)中金属铟团簇的形成。
[0016]本发明的有益效果至少包括解决了【背景技术】中的问题，还能有效提高发光二极管的亮度，相对现有技术更加具有可靠性，更适合大规模量产，此外，铟团簇还能将发光外延层发射到衬底方向的光反射回去，通过使用本结构，LED芯片亮度可提升3~5%。
【附图说明】
[0017]附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。
[0018]图1~图2是本发明实施例1的结构剖面示意图。
[0019]图3是本发明实施例2的结构剖面示意图。
[0020]图4是本发明实施例3的结构剖面示意图。
[0021]图5~图6是本发明实施例4的结构剖面示意图。
[0022]其中，1:衬底；2:缓冲层；3:非惨杂氣化嫁层；4:惨娃氣化嫁层；51:惨铜氣化嫁层；52:氮化镓层；61:铟团簇氮化镓层；611:铟团簇；612:表面等离激元层；62:氮化镓层；7:氮化镓势皇层；8:发光外延层；9:掺镁氮化铝镓层；10:掺镁氮化镓层；11:N型层；12:掺铝氮化镓层；13:N电极；14:P电极；15:基座。
【具体实施方式】
[0023]下面结合示意图对本发明的结构及其制作方法进行详细的描述，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，通过实施例所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
[0024]实施例1
本实施例提供了发光二极管结构和制作方法，具体如下:
如图1所示，蓝宝石图形衬底I放入金属有机化学气相沉积(MOCVD)中升温至1000-1200度，在氢气氛围下处理