[發明專利]紅光LED外延結構及制備方法、紅光發光二極管及制備方法

在審

• 申請號: 202210919764.5
• 申請日: 2022-08-02
• 公開（公告）號: CN115621389A
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 李森林;畢京鋒;王亞宏;廖寅生;薛龍;賴玉財;謝嵐馳
• 申請（專利權）人: 廈門士蘭明鎵化合物半導體有限公司
• 主分類號: H01L33/12
• 分類號: H01L33/12;H01L33/22;H01L33/04;H01L33/06;H01L33/24;H01L33/30;H01L33/00
• 代理公司: 北京成創同維知識產權代理有限公司 11449
• 代理人: 劉靜

公開了一種紅光LED外延結構及制備方法、紅光發光二極管及制備方法，紅光LED外延結構包括：藍寶石襯底；位于所述藍寶石襯底上的緩沖層；以及位于所述緩沖層上的外延層，所述外延層由下至上依次包括第一半導體層、有源層和第二半導體層；其中，所述緩沖層包括：第一緩沖層，位于所述藍寶石襯底上，所述第一緩沖層為磷化鋁緩沖層；以及第二緩沖層，位于所述第一緩沖層和所述第一半導體層之間，所述第二緩沖層為超晶格緩沖層，包括交替堆疊的磷化鋁層和磷化鎵層。本發明解決了紅光LED外延結構及紅光發光二極管的透明襯底與外延結構的熱失配和晶格失配問題，同時增加出光，提升出光效率。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種紅光LED外延結構及制備方法、發光二極管及制備方法。

背景技術

紅光發光二極管的襯底通常為GaAs襯底，有源層通常為AlGaInP材料層。目前，常規紅光發光二極管的結構有兩種：第一種是采用在襯底(GaAs襯底)與有源層(AlGaInP材料層)中間增加反射層(例如布拉格反射鏡)來減少襯底的吸光；第二種是采用倒裝結構，將外延層鍵合到導電襯底或者透明襯底上，去除吸光的GaAs襯底。在第一種結構中，雖然增加了反射層，但是GaAs襯底仍然存在吸光的現象，在第二種結構中，由于采用鍵合等復雜工藝，經常出現外觀損壞、漏電等不良現象。

透明襯底的紅光發光二極管具有良好的出光效率，但基于透明襯底直接生長外延層，會產生透明襯底與AlGaInP體系的外延結構之間存在較大的熱失配和晶格失配等問題，使得形成缺陷少、高質量的LED外延結構成為棘手難題。

發明內容

鑒于上述問題，本發明的目的在于提供一種紅光LED外延結構及制備方法、紅光發光二極管及制備方法，以解決透明襯底與紅光LED外延結構的熱失配和晶格失配問題，同時增加出光，提升出光效率。

本發明第一方面提供一種紅光LED外延結構，包括：

藍寶石襯底；

位于所述藍寶石襯底上的緩沖層；以及

位于所述緩沖層上的外延層，所述外延層由下至上依次包括第一半導體層、有源層和第二半導體層；

其中，所述緩沖層包括：

第一緩沖層，位于所述藍寶石襯底上，所述第一緩沖層為磷化鋁緩沖層；以及

第二緩沖層，位于所述第一緩沖層和所述第一半導體層之間，所述第二緩沖層為超晶格緩沖層，包括交替堆疊的磷化鋁層和磷化鎵層。

優選地，所述第一緩沖層的厚度為300nm～500nm。

優選地，所述第二緩沖層中的磷化鋁層與所述第一緩沖層接觸，所述第二緩沖層中的磷化鎵層與所述第一半導體層接觸。

優選地，所述第二緩沖層包括多個周期的超晶格，周期數為100～200。

優選地，所述第二緩沖層的每個周期的超晶格中，所述磷化鋁層包括1層～3層磷化鋁單分子層，所述磷化鎵層包括1層～3層磷化鎵單分子層。

優選地，所述第二緩沖層的每個周期的超晶格中，所述磷化鋁層的厚度為0.3nm～0.9nm，所述磷化鎵層的厚度為0.3nm～0.9nm。

優選地，所述藍寶石襯底上具有周期性的圖形化結構。

優選地，所述圖形化結構為圓錐體凸起，所述圓錐體凸起的截面的直徑為0.7μm～1.3μm，所述圓錐體凸起的高度0.4μm～0.6μm，相鄰的所述圓錐體凸起之間的間距為0.1μm～0.3μm。

優選地，所述緩沖層的厚度大于等于所述藍寶石襯底上的圖形化結構的高度。

優選地，所述第一半導體層為P型半導體層和N型半導體層中的一種，所述第二半導體層為P型半導體層和N型半導體層中的另一種。