[發(fā)明專利]一種發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)及其制備方法、LED芯片

在審

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• 申請(qǐng)日: 2021-11-08
• 公開（公告）號(hào): CN113921671A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林志偉;卓祥景;崔恒平;蔡玉梅;蔡海防
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門乾照光電股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L33/22
• 分類號(hào): H01L33/22;H01L33/00;H01L33/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)及其制備方法、LED芯片，通過將襯底設(shè)置為表面具有多個(gè)凸起的圖形化襯底，且在所述凸起的表面設(shè)有反射層；有利于增大襯底的反射出光率，從而進(jìn)一步提高發(fā)光二極管LED芯片的發(fā)光亮度。進(jìn)一步地，所述非故意摻雜層覆蓋各所述凸起及反射層，且反射層對(duì)所述凸起表面的覆蓋面積范圍為5％?95％，包括端點(diǎn)值；在提高襯底的反射出光率的同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)非故意摻雜層、反射層、圖形化襯底三者之間的有效連接，保證其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而降低襯底與外延結(jié)構(gòu)之間的晶格失配，避免圖形斜面對(duì)外延生長(zhǎng)的不利影響，確保了外延結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)的均勻性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)光二極管領(lǐng)域，尤其涉及一種發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)及其制備方法、LED芯片。

背景技術(shù)

發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，LED)是一種能發(fā)光的半導(dǎo)體電子元件。氮化鎵(GaN)具有良好的熱導(dǎo)性能，同時(shí)具有耐高溫、耐酸堿、高硬度等優(yōu)良特性，使GaN基LED受到越來越多的關(guān)注和研究。

外延片是LED制備過程中的初級(jí)成品。現(xiàn)有的外延片包括襯底、第一型半導(dǎo)體層、有源層和第二半導(dǎo)體層，第一型半導(dǎo)體層、有源層和第二半導(dǎo)體層依次層疊在襯底上。第一型半導(dǎo)體層用于提供進(jìn)行復(fù)合發(fā)光的空穴或電子，第二型半導(dǎo)體層用于提供進(jìn)行復(fù)合發(fā)光的電子或空穴，有源層用于進(jìn)行電子和空穴的輻射復(fù)合發(fā)光，襯底用于為外延材料提供生長(zhǎng)表面。

現(xiàn)有的GaN基LED外延片，通常會(huì)在襯底的表面形成陣列布置的多個(gè)凸起，一方面可以改變光線的出射角，提高光的提取效率；另一方面可以緩解襯底材料(如碳化硅、藍(lán)寶石、硅等)與氮化鎵晶格常數(shù)的差異而產(chǎn)生的應(yīng)力和缺陷，提升外延片整體的晶體質(zhì)量，增加有源層的輻射復(fù)合發(fā)光，提高 LED的發(fā)光效率。但是陣列布置多個(gè)凸起的圖形化襯底對(duì)襯底材料和氮化鎵之間晶格失配產(chǎn)生的應(yīng)力和缺陷作用有限，LED的發(fā)光效率還有待提升。

有鑒于此，本發(fā)明人專門設(shè)計(jì)了一種發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)及其制備方法、LED芯片，本案由此產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)及其制備方法、LED 芯片，可以增大圖形化襯底的反射出光率，最終提高LED芯片的發(fā)光效率。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)，包括：

圖形化襯底，所述圖形化襯底的表面具有多個(gè)凸起；

反射層，所述反射層設(shè)置于所述凸起的水平表面或側(cè)壁；

非故意摻雜層，所述非故意摻雜層設(shè)置于所述反射層背離所述圖形化襯底的一側(cè)表面，且所述非故意摻雜層覆蓋各所述凸起及反射層；

發(fā)光結(jié)構(gòu)，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)層疊于所述非故意摻雜層背離所述圖形化襯底的一側(cè)表面，且所述發(fā)光結(jié)構(gòu)至少包括沿第一方向依次堆疊的第一型半導(dǎo)體層、有源區(qū)以及第二型半導(dǎo)體層；所述第一方向垂直于所述圖形化襯底，并由所述圖形化襯底指向所述發(fā)光結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述反射層對(duì)所述凸起表面的覆蓋面積范圍為5％-95％，包括端點(diǎn)值。

優(yōu)選地，所述反射層包括單個(gè)或具有不同的折射率且交替地堆疊的多個(gè)介電層。

優(yōu)選地，所述凸起包括臺(tái)狀凸起，所述反射層層疊于所述臺(tái)狀凸起的臺(tái)面或側(cè)壁；且所述反射層對(duì)所述凸起臺(tái)面的覆蓋面積范圍為5％-100％，包括端點(diǎn)值。

優(yōu)選地，所述凸起與對(duì)應(yīng)的所述反射層層構(gòu)成一個(gè)錐狀結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述反射層從所述臺(tái)狀凸起的臺(tái)面延伸至所述凸起的側(cè)壁。

優(yōu)選地，所述臺(tái)狀凸起包括圓臺(tái)狀凸起、橢圓臺(tái)狀凸起、多棱臺(tái)狀凸起中的一種或多種。