[發明專利]一種發光二極管外延片及其制作方法

有效

• 申請號: 201410260644.4
• 申請日: 2014-06-12
• 公開（公告）號: CN104091873B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 陶章峰;喬楠;胡加輝;韓杰;魏世禎
• 申請（專利權）人: 華燦光電(蘇州）有限公司
• 主分類號: H01L33/16
• 分類號: H01L33/16;H01L33/00
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司11138
• 代理人: 徐立

技術領域

本發明涉及發光二極管領域，特別涉及一種發光二極管外延片及其制作方法。

背景技術

半導體發光二極管(Light Emitting Diode，簡稱“LED”)具有體積小、高效節能、光衰小、使用壽命長、色純度高、色域廣和持久耐用等優點，尤其在戶外大型顯示屏，背景光源等領域被廣泛應用。

發光二極管主要由支架、銀膠、芯片、金線、環氧樹脂組成。其中，芯片是發光二極管的核心組件，它是由外延片經過多道工序加工而成。因此，外延片的結構決定了發光二極管的質量。外延片主要由襯底、緩沖層、P(Positive，帶正電的)型層、發光層和N(Negative，帶負電的)型層等部分組成。當電流作用于芯片的時候，電子就會被推向P型層；在發光層里，電子跟空穴復合，然后就會以光子的形式發出能量。現有技術中，襯底主要是采用藍寶石襯底。

在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題：

藍寶石襯底采用的是異質外延襯底材料，與GaN(氮化鎵)有較大的晶格失配和熱膨脹系數，因此在外延生長的過程中，常會引入大量的晶格缺陷(如線性位錯，V型位錯)，從而影響LED的發光效率，同時對LED器件的抗靜電放電能力也會產生一定的影響。

發明內容

為了解決現有技術中外延襯底材料導致晶格缺陷，從而影響LED的發光效率的問題，本發明實施例提供了一種發光二極管外延片及其制作方法。所述技術方案如下：

一方面，本發明實施例提供了一種發光二極管外延片，所述外延片包括襯底、依次覆蓋在所述襯底上的緩沖層、N型層、發光層和P型層，所述外延片還包括三維重結晶層，所述三維重結晶層生長在所述緩沖層和所述N型層之間，且所述三維重結晶層是采用分段的三維生長方式生成的GaN層，每一段所述三維重結晶層生長壓力不同，所述三維重結晶層包括：在不同溫度不同壓力下生長而成的第一重結晶子層和第二重結晶子層，所述第一重結晶子層覆蓋在所述緩沖層上，所述第二重結晶子層覆蓋在所述第一重結晶子層上，所述第一重結晶子層的生長溫度在1010℃與1030℃之間，所述第二重結晶子層的生長溫度在1030℃與1040℃之間。

在本發明實施例的另一種實現方式中，所述P型層包括：依次覆蓋在所述發光層上的低溫P型摻雜GaN層、P型Al_xGa_1-xN電子阻擋層和高溫P型摻雜GaN層，0.1<x<0.5。

在本發明實施例的另一種實現方式中，所述發光層為多量子阱結構，所述多量子阱結構包括5到11個周期交替生長的In_yGa_1-yN和GaN，0<y<1。

在本發明實施例的另一種實現方式中，所述外延片還包括生長于所述三維重結晶層和所述N型層之間的填平層。

在本發明實施例的另一種實現方式中，所述外延片還包括生長于所述填平層和所述N型層之間的未摻雜層，所述未摻雜層為u-GaN層。

另一方面，本發明實施例還提供了一種發光二極管外延片制作方法，所述方法包括：

提供襯底并在所述襯底上生長緩沖層；

在所述緩沖層上采用分段的三維生長方式生長三維重結晶層，每一段所述三維重結晶層生長壓力不同；

在所述三維重結晶層上依次生長N型層、發光層和P型層；

所述在所述緩沖層上采用分段的三維生長方式生長三維重結晶層，包括：

所述緩沖層上三維生長第一重結晶子層；

在所述第一重結晶子層上三維生長第二重結晶子層；

所述第一重結晶子層和所述第二重結晶子層的生長溫度不同，生長壓力不同，所述第一重結晶子層的生長溫度在1010℃與1030℃之間，所述第二重結晶子層的生長溫度在1030℃與1040℃之間。

本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是：

通過在緩沖層和N型層之間生長一層三維重結晶層，讓緩沖層生長的多晶重結晶為GaN單晶，這些單晶慢慢變大，形成核島，且三維重結晶層采用分段的生長方式，能夠有效抑制線性位錯和V型位錯向量子阱發光區的延伸，減少底層線位錯密度，有效提高GaN磊晶生長的底層生長質量，為后續量子阱層的生長提供了較好的底層條件，更好地有利于空穴和電子的輻射復合，最終達到提高LED發光效率的目的。

附圖說明