[實用新型]一種氮化鎵發光二極管外延片

有效

• 申請號: 202220326794.0
• 申請日: 2022-02-18
• 公開（公告）號: CN216958071U
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 解向榮;吳永勝;劉恒山;馬野
• 申請（專利權）人: 福建兆元光電有限公司
• 主分類號: H01L33/12
• 分類號: H01L33/12;H01L33/14;H01L33/00
• 代理公司: 福州市博深專利事務所(普通合伙) 35214
• 代理人: 唐燕玲

本實用新型公開了一種氮化鎵發光二極管外延片，在襯底上依次生長氮化鋁薄膜緩沖層、非摻雜氮化鎵層和非摻雜鋁鎵氮層；在非摻雜鋁鎵氮層上生長第一重摻雜N型氮化鎵層，對第一重摻雜N型氮化鎵層進行粗化和邊緣處理，能夠增加出光角度并且釋放第一重摻雜N型氮化鎵層中的應力；在第一重摻雜N型氮化鎵層上生長二氧化硅層，對二氧化硅層進行圖形化刻蝕以及在所述第一重摻雜N型氮化鎵層和所述二氧化硅層表面上生長的第二重摻雜N型氮化鎵層，能夠在圖形化刻蝕時露出第一重摻雜N型氮化鎵層的表面，利用二氧化硅層不導電的特性讓載流子在從N到P的方向上移動，從而在降低氮化鎵結構中位錯密度的同時提升電流擴展能力。

技術領域

本實用新型涉及半導體技術領域，特別涉及一種氮化鎵發光二極管外延片。

背景技術

隨著小間距LED的發展需求，Mirco LED的市場需求越來越大，由于其相對于傳統LCD有著高亮、高對比度、高分辨率以及長壽命等技術優勢，特別是mini背光產品，未來將全面應用于手機屏、戶內戶外顯示屏等領域。

要實現Mirco LED，氮化鎵外延技術至關重要，首先Mirco LED對氮化鎵外延片的電性一致性要求很高，目前氮化鎵外延片都是在藍寶石襯底上進行氮化鎵基LED的生長，由于藍寶石襯底和氮化鎵材料失配較大的問題，導致氮化鎵基外延結構中存在大量的位錯，結果導致伏安特性一致性較差，因此降低氮化鎵結構中位錯密度對Mirco LED外延片是一個技術難點。

目前降低氮化鎵外延結構的位錯方法分為三種：

1.將藍寶石制作成PSS(Patterned Sapphire Substrate，圖形化藍寶石襯底)，可以有效減少氮化鎵層的螺型位錯，一般都為圓錐形圖形，高度一般為

1.8-1.9μm，且隨著圖形高度的增加，可以有效提升氮化鎵的晶體質量，但是應用于背光產品，由于圖形化原因，會減少背面出光，減少光的提取效率。

2.在生長氮化鎵結構前，首先在藍寶石上濺射一層氮化鋁薄膜緩沖層，然后在MOCVD(金屬有機化合物化學氣相沉淀)設備反應腔體內，保持腔體在一定的壓力下，在氮化鋁薄膜上進行非摻雜氮化鎵外延生長，再進行N型氮化鎵生長，在一定程度上可以減少N型氮化鎵結構里的位錯，但是由于AL-N鍵能強，高品質的氮化鋁薄膜很難制作，同時氮化鋁和氮化鎵之間仍然存在較大的晶格失配和熱失配，同樣會給N型氮化鎵材料引入較高的位錯密度。

3.在非摻雜氮化鎵生長之后和電子提供層N型氮化鎵中間生長一層鋁鎵氮，在鋁鎵氮上生長N型氮化鎵，也可以在一定程度上減少N型氮化鎵結構里的位錯，但是底部氮化鋁和非摻雜氮化鎵之間帶來的大量位錯，仍然會經過鋁鎵氮層穿透進入N型氮化鎵層，形成缺陷，當外延片加工成芯片，注入電流的時候，由于N型氮化鎵層中缺陷較多，載流子會從缺陷處穿過，造成電流擴展不佳，影響LED的發光效率。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是：提供一種氮化鎵發光二極管外延片，能夠降低氮化鎵結構中位錯密度的同時提升電流擴展能力。

為了解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案為：

一種氮化鎵發光二極管外延片，包括在襯底上依次生長的氮化鋁薄膜緩沖層、非摻雜氮化鎵層、非摻雜鋁鎵氮層和重摻雜N型氮化鎵層；

所述重摻雜N型氮化鎵層包括依次生長的進行粗化和邊緣處理的第一重摻雜N型氮化鎵層、圖形化刻蝕的二氧化硅層以及在所述第一重摻雜N型氮化鎵層和所述二氧化硅層表面上生長的第二重摻雜N型氮化鎵層。

進一步地，所述二氧化硅層為刻蝕有預設間距的圖形化二氧化硅層，所述二氧化硅層圖形間隔處的刻蝕深度等于所述二氧化硅層的高度。

進一步地，所述二氧化硅層為刻蝕成納米級凹面周期排列的圖形化材料，所述二氧化硅層的圖形化間距為0.15-0.5μm，所述圖形包括正六角形、正四方形、正圓形或者正圓錐形。