一种发光二极管结构及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种发光二极管的结构及其制备方法。
【背景技术】
[0002]发光二极管具有节能、环保、寿命长等优点，已经广泛应用于背光、户外显示、景观照明以及普通照明等领域。然而在照明设备上最广泛应用是蓝光光源+黄荧光粉产生白光，而目前主要的蓝光器件为氮化镓半导体，其外延生长主要有同质外延生长和异质外延生长，同质外延生长采用与氮化物半导体晶格匹配的衬底进行生长，如氮化镓衬底，异质外延生长采用与氮化物半导体晶格失配的衬底进行生长，如蓝宝石衬底、硅衬底等。然晶格失配导致的晶体缺陷对于后续的芯片性能具有较为严重的不良影响。
[0003]随着氮化镓技术的成熟，大尺寸基板(4英寸或6英寸)已开始为各厂商使用，其尺寸的增大将有助于成本的下降。然而随着基板尺寸的增大，在外延生长过程中晶片的翘曲则更为明显，因而容易造成晶片边缘的缺陷以致芯粒良率的下降，故如何控制及抑制应力及缺陷的产生对于现有生产而言显得相当重要。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，本发明提出了一种发光二极管结构及其制备方法，利用二次成长方式，制作并插入一层氮化铝层并对其进行图案化处理，藉由该层终止因衬底与后续外延层的晶格失配所导致缺陷的延伸及改善应力所产生的晶片翘曲现象；同时氮化铝层表面的图案化结构，可进一步提高发光二极管的发光效率。
[0005]本发明解决上述问题的技术方案为:一种发光二极管的制备方法，包括以下步骤:
步骤1.提供一衬底；
步骤2.在所述衬底表面利用二次成长法沉积缓冲层；
步骤3.在所述缓冲层表面依次沉积N型层、量子阱层和P型层形成发光二极管结构；其中，所述步骤2中在衬底表面利用二次成长法沉积缓冲层具体为:步骤2.1.将所述衬底置入金属有机化合物化学气相沉积(英文为Metal Organic Chemical Vapor Deposit1n,简称MOCVD)机台腔室，利用MOCVD法在所述衬底表面沉积成核层；步骤2.2.在所述成核层表面继续利用MOCVD法沉积非掺杂或掺杂第一氮化镓层，以阻挡及缓冲衬底与后续沉积的外延层因晶格不匹配产生的缺陷及应力；步骤2.3.将步骤2.2结束后的晶片取出并置入物理气相沉积(英文为Physical Vapor Deposit1n,简称PVD)机台腔室，利用PVD法在所述非掺杂或掺杂第一氮化镓层表面沉积氮化铝层；
步骤2.4.将步骤2.2结束后的晶片取出，在所述氮化铝层表面制作图案，形成图案化氮化铝层，以阻挡及缓冲衬底与后续沉积的外延层因晶格不匹配产生的缺陷及应力；
步骤2.5.将步骤2.2结束后的晶片取出并再次置入MOCVD腔室，利用MOCVD法在所述图案化氮化铝层表面沉积非掺杂或掺杂第二氮化镓层，利用镓原子修复因氮化铝层表面粗糙而对后续沉积氮化镓半导体层造成的晶格缺陷。
[0006]优选的，所述步骤2.1中成核层厚度为50?300埃米。
[0007]优选的，所述步骤2.3中图案化氮化铝层厚度为I?10000埃米。
[0008]优选的，所述步骤2.4中图案化氮化铝层表面的图案底部间距为0~1000微米。
[0009]优选的，所述非掺杂或掺杂第一氮化镓层和第二氮化镓层厚度范围均为0.5-5微米。
[0010]优选的，所述步骤2.4中图案化氮化铝层表面的图案为圆形、方形、多边形或不规则形。
[0011]优选的，所述步骤2.4中图案化氮化铝层表面的图案采用黄光微影制程及蚀刻技术制备而成。
[0012]优选的，所述蚀刻技术为干法蚀刻或湿法蚀刻或其组合。
[0013]同时，本发明为解决上述问题提出一种发光二极管结构，包括:衬底、缓冲层、N型层、量子阱层和P型层，其中所述缓冲层由成核层、非掺杂或掺杂第一氮化镓层、图案化氮化铝层、非掺杂或掺杂第二氮化镓层组成。
[0014]本发明至少具有以下有益效果:本发明先利用MOCVD法沉积一表面平整的氮化镓层后，再利用PVD法在此平整表面沉积氮化铝层并对其进行图案化处理，利用此层阻挡因后续沉积的外延层与衬底晶格失配产生的晶体缺陷，提高后续外延层的整体质量；同时，利用该图案化氮化铝层对光线反射与折射角度的调节，进一步提高发光效率。且因为PVD法沉积氮化铝层的材料特性使得该层可有效缓解及改善应力所产生的晶片翘曲现象，减小晶片边缘的缺陷，提升芯片的良率。
[0015]此外，由于PVD法沉积之氮化铝层具有低温成长的高质量薄膜特性，既可以利用干法蚀刻也可以利用湿法蚀刻对其进行图案化处理，其效率快，时间短；且PVD沉积法较MOCVD沉积法具有简单易操作的特性。
【附图说明】
[0016]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。
[0017]图1为本发明实施例之发光二极管结构示意图。
[0018]图2为本发明实施例之缓冲层结构示意图。
[0019]图3为本发明实施例之图案化氮化铝层制备流程示意图。
[0020]图4为本发明实施例之氮化铝层阻挡缺陷的作用示意图。
[0021]图中:10.衬底；20.缓冲层；21.成核层；22.第一氮化镓层；23.氮化铝层；23'.图案化氮化铝层；24.第二氮化镓层；30.N型层；40.量子阱层；50.P型层；A.光阻层；B.光罩板；C.曝光光源。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施例对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。
[0023]实施例参看附图1，一种发光二极管结构包括衬底10，沉积于衬底10上的缓冲层20、N型层30、量子阱层40及P型层50，其中缓冲层20由成核层21、非掺杂或掺杂第一氮化镓层22、氮化铝层23、非掺杂或掺杂第二氮化镓层24组成；所述氮化铝层23表面为图案化结构，形成图案化氮化铝层23 '，利用此图案化氮化铝层23 '可有效释放后续沉积的N型层30、量子阱层40和P型层50组成的外延层的应力，减小该应力导致的晶片翘曲，改善晶片边缘的芯粒电性能，提升芯粒良率；同时该图案化氮化铝层23 '还可阻挡前述沉积的缓冲层20与衬底10之间因晶格失配导致的晶体缺陷的延伸，进而改善后续半导体层的晶格质量，提高发光效率。
[0024]而本实施例制备上述发光二极管结构的方法采用如下步骤:
步骤1.提供一衬底10 ;所述衬底10为蓝宝石、硅、碳化硅等图案化衬底或平片衬底，此处优选蓝宝石图案化衬底；
步骤2.在所述衬底10表面利用二次成长法沉积缓冲层20 ;
步骤3.在所述缓冲层20表面依次沉积N型层30、量子阱层40和P型层50形成发光二极管结构；