一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于背光、戶外顯示、景觀照明以及普通照明等領(lǐng)域。然而在照明設(shè)備上最廣泛應(yīng)用是藍(lán)光光源+黃熒光粉產(chǎn)生白光，而目前主要的藍(lán)光器件為氮化鎵半導(dǎo)體，其外延生長(zhǎng)主要有同質(zhì)外延生長(zhǎng)和異質(zhì)外延生長(zhǎng)，同質(zhì)外延生長(zhǎng)采用與氮化物半導(dǎo)體晶格匹配的襯底進(jìn)行生長(zhǎng)，如氮化鎵襯底，異質(zhì)外延生長(zhǎng)采用與氮化物半導(dǎo)體晶格失配的襯底進(jìn)行生長(zhǎng)，如藍(lán)寶石襯底、硅襯底等。然晶格失配導(dǎo)致的晶體缺陷對(duì)于后續(xù)的芯片性能具有較為嚴(yán)重的不良影響。
[0003]隨著氮化鎵技術(shù)的成熟，大尺寸基板(4英寸或6英寸)已開(kāi)始為各廠商使用，其尺寸的增大將有助于成本的下降。然而隨著基板尺寸的增大，在外延生長(zhǎng)過(guò)程中晶片的翹曲則更為明顯，因而容易造成晶片邊緣的缺陷以致芯粒良率的下降，故如何控制及抑制應(yīng)力及缺陷的產(chǎn)生對(duì)于現(xiàn)有生產(chǎn)而言顯得相當(dāng)重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)及其制備方法，利用二次成長(zhǎng)方式，制作并插入一層氮化鋁層并對(duì)其進(jìn)行圖案化處理，藉由該層終止因襯底與后續(xù)外延層的晶格失配所導(dǎo)致缺陷的延伸及改善應(yīng)力所產(chǎn)生的晶片翹曲現(xiàn)象；同時(shí)氮化鋁層表面的圖案化結(jié)構(gòu)，可進(jìn)一步提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率。
[0005]本發(fā)明解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案為:一種發(fā)光二極管的制備方法，包括以下步驟:
步驟1.提供一襯底；
步驟2.在所述襯底表面利用二次成長(zhǎng)法沉積緩沖層；
步驟3.在所述緩沖層表面依次沉積N型層、量子阱層和P型層形成發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)；其中，所述步驟2中在襯底表面利用二次成長(zhǎng)法沉積緩沖層具體為:步驟2.1.將所述襯底置入金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積(英文為Metal Organic Chemical Vapor Deposit1n,簡(jiǎn)稱MOCVD)機(jī)臺(tái)腔室，利用MOCVD法在所述襯底表面沉積成核層；步驟2.2.在所述成核層表面繼續(xù)利用MOCVD法沉積非摻雜或摻雜第一氮化鎵層，以阻擋及緩沖襯底與后續(xù)沉積的外延層因晶格不匹配產(chǎn)生的缺陷及應(yīng)力；步驟2.3.將步驟2.2結(jié)束后的晶片取出并置入物理氣相沉積(英文為Physical Vapor Deposit1n,簡(jiǎn)稱PVD)機(jī)臺(tái)腔室，利用PVD法在所述非摻雜或摻雜第一氮化鎵層表面沉積氮化鋁層；
步驟2.4.將步驟2.2結(jié)束后的晶片取出，在所述氮化鋁層表面制作圖案，形成圖案化氮化鋁層，以阻擋及緩沖襯底與后續(xù)沉積的外延層因晶格不匹配產(chǎn)生的缺陷及應(yīng)力；
步驟2.5.將步驟2.2結(jié)束后的晶片取出并再次置入MOCVD腔室，利用MOCVD法在所述圖案化氮化鋁層表面沉積非摻雜或摻雜第二氮化鎵層，利用鎵原子修復(fù)因氮化鋁層表面粗糙而對(duì)后續(xù)沉積氮化鎵半導(dǎo)體層造成的晶格缺陷。
[0006]優(yōu)選的，所述步驟2.1中成核層厚度為50?300埃米。
[0007]優(yōu)選的，所述步驟2.3中圖案化氮化鋁層厚度為I?10000埃米。
[0008]優(yōu)選的，所述步驟2.4中圖案化氮化鋁層表面的圖案底部間距為0~1000微米。
[0009]優(yōu)選的，所述非摻雜或摻雜第一氮化鎵層和第二氮化鎵層厚度范圍均為0.5-5微米。
[0010]優(yōu)選的，所述步驟2.4中圖案化氮化鋁層表面的圖案為圓形、方形、多邊形或不規(guī)則形。
[0011]優(yōu)選的，所述步驟2.4中圖案化氮化鋁層表面的圖案采用黃光微影制程及蝕刻技術(shù)制備而成。
[0012]優(yōu)選的，所述蝕刻技術(shù)為干法蝕刻或濕法蝕刻或其組合。
[0013]同時(shí)，本發(fā)明為解決上述問(wèn)題提出一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，包括:襯底、緩沖層、N型層、量子阱層和P型層，其中所述緩沖層由成核層、非摻雜或摻雜第一氮化鎵層、圖案化氮化鋁層、非摻雜或摻雜第二氮化鎵層組成。
[0014]本發(fā)明至少具有以下有益效果:本發(fā)明先利用MOCVD法沉積一表面平整的氮化鎵層后，再利用PVD法在此平整表面沉積氮化鋁層并對(duì)其進(jìn)行圖案化處理，利用此層阻擋因后續(xù)沉積的外延層與襯底晶格失配產(chǎn)生的晶體缺陷，提高后續(xù)外延層的整體質(zhì)量；同時(shí)，利用該圖案化氮化鋁層對(duì)光線反射與折射角度的調(diào)節(jié)，進(jìn)一步提高發(fā)光效率。且因?yàn)镻VD法沉積氮化鋁層的材料特性使得該層可有效緩解及改善應(yīng)力所產(chǎn)生的晶片翹曲現(xiàn)象，減小晶片邊緣的缺陷，提升芯片的良率。
[0015]此外，由于PVD法沉積之氮化鋁層具有低溫成長(zhǎng)的高質(zhì)量薄膜特性，既可以利用干法蝕刻也可以利用濕法蝕刻對(duì)其進(jìn)行圖案化處理，其效率快，時(shí)間短；且PVD沉積法較MOCVD沉積法具有簡(jiǎn)單易操作的特性。
【附圖說(shuō)明】
[0016]附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。此外，附圖數(shù)據(jù)是描述概要，不是按比例繪制。
[0017]圖1為本發(fā)明實(shí)施例之發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明實(shí)施例之緩沖層結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3為本發(fā)明實(shí)施例之圖案化氮化鋁層制備流程示意圖。
[0020]圖4為本發(fā)明實(shí)施例之氮化鋁層阻擋缺陷的作用示意圖。
[0021]圖中:10.襯底；20.緩沖層；21.成核層；22.第一氮化鎵層；23.氮化鋁層；23'.圖案化氮化鋁層；24.第二氮化鎵層；30.N型層；40.量子阱層；50.P型層；A.光阻層；B.光罩板；C.曝光光源。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0023]實(shí)施例參看附圖1，一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)包括襯底10，沉積于襯底10上的緩沖層20、N型層30、量子阱層40及P型層50，其中緩沖層20由成核層21、非摻雜或摻雜第一氮化鎵層22、氮化鋁層23、非摻雜或摻雜第二氮化鎵層24組成；所述氮化鋁層23表面為圖案化結(jié)構(gòu)，形成圖案化氮化鋁層23 '，利用此圖案化氮化鋁層23 '可有效釋放后續(xù)沉積的N型層30、量子阱層40和P型層50組成的外延層的應(yīng)力，減小該應(yīng)力導(dǎo)致的晶片翹曲，改善晶片邊緣的芯粒電性能，提升芯粒良率；同時(shí)該圖案化氮化鋁層23 '還可阻擋前述沉積的緩沖層20與襯底10之間因晶格失配導(dǎo)致的晶體缺陷的延伸，進(jìn)而改善后續(xù)半導(dǎo)體層的晶格質(zhì)量，提高發(fā)光效率。
[0024]而本實(shí)施例制備上述發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的方法采用如下步驟:
步驟1.提供一襯底10 ;所述襯底10為藍(lán)寶石、硅、碳化硅等圖案化襯底或平片襯底，此處優(yōu)選藍(lán)寶石圖案化襯底；
步驟2.在所述襯底10表面利用二次成長(zhǎng)法沉積緩沖層20 ;
步驟3.在所述緩沖層20表面依次沉積N型層30、量子阱層40和P型層50形成發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)；