[發明專利]LED外延結構及其制備方法、LED芯片及其制備方法

在審

• 申請號: 202110973917.X
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113793887A
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 李福龍;劉曉峰;趙坤;魏金棟;薛軼博;王篤祥
• 申請（專利權）人: 天津三安光電有限公司
• 主分類號: H01L33/14
• 分類號: H01L33/14;H01L33/02;H01L33/00
• 代理公司: 北京漢之知識產權代理事務所(普通合伙) 11479
• 代理人: 高園園

本發明公開了一種LED外延結構及其制備方法、LED芯片及其制備方法，所述LED外延結構包括：生長襯底；電流擴展層，設置于所述生長襯底的上方，所述電流擴展層在所述生長襯底的厚度方向上依次包括第一子層和第二子層，所述第一子層的帶隙高于所述第二子層的帶隙；外延層，設置于所述第二子層的上方，且所述外延層在所述生長襯底的厚度方向上依次包括第一半導體層、有源層和第二半導體層。本發明的電流擴展層能夠增加電流的橫向擴散能力，提高LED外延結構的亮度以及抗靜電能力，改善LED外延結構的正向電壓，有利于器件的可靠性。

技術領域

本發明涉及半導體器件技術領域，具體涉及一種LED外延結構及其制備方法、LED芯片及其制備方法。

背景技術

發光二極管(Light Emitting Diode)是一種能將電能直接轉換為光能的半導體器件，屬于固態冷光源。LED固有物理特性使其能夠在低電壓/電流下工作，具有發光效率高、體積小、壽命長、節能等特點。因此，LED現已成為交通顯示、醫療照明、軍事通信等領域的核心發光器件。目前，隨著多年的技術研究開發，紅光LED芯片技術日漸成熟。

紅光LED芯片一般由AlGaInP(鋁鎵銦磷)四元材料制備而成，紅光LED的外延技術主要是GaAs襯底上外延生長AlGaInP材料。由于AlGaInP與GaAs之間的晶格匹配度較好，因此外延生長過程中產生的位錯較少，AlGaInP材料內部的量子效率超過95％。但是，目前紅光外延結構由于電流橫向擴展較差容易產生電流擁擠效應，這既制約發光面積的利用率又導致芯片局部溫度升高，加快芯片的老化速度。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種LED外延結構及其制備方法、LED芯片及其制備方法，以改善電流橫向擴展較差的問題。

為了實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種LED外延結構，包括：

生長襯底；

電流擴展層，設置于生長襯底的上方，電流擴展層在生長襯底的厚度方向上依次包括第一子層和第二子層，第一子層的帶隙高于第二子層的帶隙；

外延層，設置于第二子層的上方，且外延層在生長襯底的厚度方向上依次包括第一半導體層、有源層和第二半導體層。

可選地，第一子層的厚度小于第二子層的厚度。

可選地，第一子層的厚度介于0.5μm～1.5μm，第二子層的厚度介于1.5μm～3μm。

可選地，電流擴展層的材料為(Al_XGa_1-X)_YIn_1-YP，其中0≤X≤1，0≤Y≤1；第一子層中Al含量大于第二子層中Al的含量。

可選地，第一子層的材料中Al的含量介于0.5～0.7，第二子層的材料中Al的含量介于0.25～0.4。

可選地，第一子層的材料為Al_0.6Ga_0.4InP，第二子層的材料為Al_0.3Ga_0.7InP。

可選地，外延層的第一半導體層和有源層之間設置有第一擴散阻擋層，第二半導體層和有源層之間設置有第二擴散阻擋層，第一擴散阻擋層和第二擴散阻擋層分別用于阻擋第一半導體層和第二半導體內的摻雜元素擴散至有源層內。

可選地，LED外延結構輻射紅光。

本發明還提供一種LED芯片，包括：

基板；

外延層，位于基板的上方，外延層在基板的厚度方向上依次包括第二半導體層、有源層和第一半導體層；