[發明專利]發光二極管外延片及其制造方法

有效

• 申請號: 201710739994.2
• 申請日: 2017-08-23
• 公開（公告）號: CN109427932B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 謝春林;項博媛
• 申請（專利權）人: 比亞迪半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/12
• 代理公司: 深圳眾鼎專利商標代理事務所(普通合伙) 44325
• 代理人: 譚果林

本公開涉及一種發光二極管外延片及其制造方法。所述方法包括：提供一藍寶石襯底(1)，并在所述藍寶石襯底(1)上依次生長GaN本征層(2)、GaN n型層(3)、發光層(4)和GaN p型層(5)，在所述藍寶石襯底(1)和所述GaN n型層(3)之間生長應力調整層(6)，其中，所述應力調整層(6)的晶格常數介于藍寶石和GaN之間。這樣能夠減小藍寶石與GaN之間的晶格失配，從而減小外延片在生長過程中以及生長完成后發生的翹曲，提高外延片產品的性能。

技術領域

本公開涉及半導體制造領域，具體地，涉及一種發光二極管外延片及其制造方法。

背景技術

發光二極管(light emitting diode，LED)是一種能將電信號轉換成光信號的結型電致發光半導體器件。氮化鎵(GaN)基發光二極管作為固態光源一經出現，便以其高效率、長壽命、節能環保、體積小等優點被譽為繼愛迪生發明電燈后人類照明史上的又一次革命，已成為了國際半導體和照明領域研發與產業關注的焦點。

其中，以氮化鎵(GaN)、氮化銦鎵(InGaN)、氮化鋁鎵(AlGaN)和氮化銦鋁鎵(AlGaInN)為主的III-V族氮化物材料的直接帶寬為0.7～6.2eV，覆蓋了從紫外光到紅外光的光譜范圍，是制造藍光、綠光和白光發光器件的理想材料。

通常，GaN基發光二極管的外延片，可以采用藍寶石作為襯底，在藍寶石襯底上依次生成GaN本征層、GaN n型層、發光層和GaN p型層。

發明內容

本公開的目的是提供一種高性能的發光二極管外延片及其制造方法。

由于GaN LED通常采用藍寶石做為襯底，而藍寶石與GaN之間存在較大的晶格失配，導致GaN外延層內部存在較大的應力，這些應力使得外延層在生長過程中以及生長完成后可能會發生翹曲。翹曲一方面大大影響了外延片的亮度、波長等性能，另一方面也會導致LED芯片制造過程中出現破裂的情況。并且外延片的尺寸越大，這種翹曲越嚴重。如何降低外延片的翹曲程度，改善波長和亮度良率，成為了外延層發展的關鍵。發明人想到，可以在藍寶石襯底和GaN n型層之間生長一層晶格常數介于藍寶石和GaN之間應力調整層，來減小藍寶石與GaN之間的晶格失配。

為了實現上述目的，本公開提供一種發光二極管外延片的制造方法。所述方法包括：提供一藍寶石襯底，并在所述藍寶石襯底上依次長GaN本征層、GaN n型層、發光層和GaNp型層，在所述藍寶石襯底和所述GaN n型層之間生長應力調整層，其中，所述應力調整層的晶格常數介于藍寶石和GaN之間。

可選地，所述在所述藍寶石襯底和所述GaN n型層之間生長應力調整層的步驟包括：在所述藍寶石襯底和所述GaN本征層之間生長所述應力調整層。

可選地，所述方法還包括：在所述GaN本征層和所述GaN n型層之間生長AlGaN/GaN超晶格反射層。

可選地，所述在所述藍寶石襯底和所述GaN n型層之間生長應力調整層的步驟包括：在所述GaN本征層和所述GaN n型層之間生長所述應力調整層。

可選地，所述方法還包括：在所述GaN n型層和所述發光層之間生長AlGaN/GaN超晶格反射層。

可選地，所述應力調整層為SiC或GaN/SiC超晶格。

本公開還提供一種發光二極管外延片，所述外延片包括藍寶石襯底以及依次生長在所述藍寶石襯底上的GaN本征層、GaN n型層、發光層、GaN p型層，所述外延片還包括生長在所述藍寶石襯底和所述GaN n型層之間的應力調整層，其中，所述應力調整層的晶格常數介于藍寶石和GaN之間。

可選地，所述應力調整層生長在所述藍寶石襯底和所述GaN本征層之間。

可選地，所述外延片還包括：AlGaN/GaN超晶格反射層，生長在所述GaN本征層和所述GaN n型層之間。