技術領域

本發明涉及半導體技術領域，具體涉及一種量子阱發光層及其形成方法。

背景技術

隨著LED室內照明的發展，制造大功率芯片的需求，生長性能良好的量子阱發光層成為半導體照明領域研究的重點?，F有LED芯片結構中多為GaN基，其結構如圖1所示，自下而上依次包括：藍寶石圖形化襯底100、未摻雜的本征氮化鎵層（u-GaN）200、N型摻雜氮化鎵層（n-GaN）300、量子阱發光層400、起電流阻擋作用的鋁鎵氮層（AlGaN）500以及P型摻雜氮化鎵層（p-GaN）600。其中量子阱發光層400為最核心的部分。

由于三五族氮化物（III-V化合物）包括GaN、InN、AlN及三元和四元固溶體都是直接帶隙寬禁帶材料，發光效率高，其禁帶寬度從InN的0.7eV到AlN的6.28eV，發光波段覆蓋全部可見光。故量子阱發光層400通常選用InGaN/GaN量子阱作為發光有源層。InGaN/GaN量子阱中，可以通過調節In組分的大小，來獲得需要的發光波長；同時憑借GaN、InN是直接帶隙寬禁帶材料，可保證一定發光效率。

現有的InGaN/GaN量子阱的形成方法如圖2所示，在第一階段同時通入三甲基銦（TMIn）和三甲基鎵（TMGa），以使反應生成InGaN阱層；一段時間后進入第二階段，在第二階段中僅通入三甲基鎵（TMGa），以使反應生成GaN壘層。該現有技術的缺點在于：（1）由于InN的低分解溫度導致InN的生長溫度較低，難以獲得良好的晶體質量，缺陷、位錯即非輻射復合中心增加而導致內量子效率低下；（2）量子阱內存在的強自建電場迫使能帶傾斜，引起電子和空穴在空間上分離，電子和空穴的波函數交疊偏移，導致電子和空穴在量子阱內復合發光率低下；（3）GaN與InN間的晶格失配容易引入位錯缺陷，形成非輻射復合中心導致內量子效率的低下。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術問題之一或至少提供一種有用的商業選擇。為此，本發明的目的在于提出一種內量子效率高的量子阱發光層及其形成方法。

根據本發明實施例的量子阱發光層的形成方法，包括以下步驟：S1.形成InGaN阱層；以及S2.在所述InGaN阱層之上形成InGaN壘層，其中，包括：S21.在所述InGaN阱層之上形成InGaN升溫層；S22.在所述InGaN升溫層之上形成InGaN穩定層；以及S23.在所述InGaN穩定層之上形成InGaN降溫層，其中，所述InGaN阱層中的銦含量為第一含銦量，所述InGaN壘層中的銦含量為第二銦含量，所述第一銦含量大于所述第二銦含量。

在本發明的一個實施例中，所述第一銦含量為0-30%，所述第二銦含量為0-10%。

在本發明的一個實施例中，所述InGaN阱層下表面至上表面的In組分含量先逐漸減小，再逐漸增加。

在本發明的一個實施例中，在氮氣氛圍中形成所述InGaN阱層、所述InGaN升溫層和所述InGaN降溫層，在氮氣摻氫氣氛圍中形成所述InGaN穩定層。

在本發明的一個實施例中，重復所述步驟S1和步驟S2的循環n次，以形成多量子阱發光層，其中n為1-20的整數。

根據本發明實施例的量子阱發光層，包括：InGaN阱層；以及形成在所述InGaN阱層之上的InGaN壘層，其中，所述InGaN壘層進一步包括：形成在所述InGaN阱層之上的InGaN升溫層；形成在所述InGaN升溫層之上的InGaN穩定層；以及形成在所述InGaN穩定層之上的InGaN降溫層，其中，所述InGaN阱層中的銦含量為第一含銦量，所述InGaN壘層中的銦含量為第二銦含量，所述第一銦含量大于所述第二銦含量。

在本發明的一個實施例中，所述第一銦含量為0-30%，所述第二銦含量為0-10%。

在本發明的一個實施例中，所述InGaN阱層下表面至上表面的In組分含量先逐漸減小，再逐漸增加。

在本發明的一個實施例中，所述InGaN阱層、所述InGaN升溫層和所述InGaN降溫層是在氮氣氛圍中形成的，所述InGaN穩定層是在氮氣摻氫氣氛圍中形成的。

在本發明的一個實施例中，n層所述InGaN阱層與n層所述InGaN壘層交替堆疊，以形成多量子阱發光層，其中n為1-20的整數。