LED芯片、垂直结构的LED外延片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种LED芯片、垂直结构的LED外延片及其制备方法，其中，制备方法包括：在清洗后的金属衬底表面生长GaN成核层，并在GaN成核层表面生长P型GaN层；在P型GaN层表面生长GaN阻挡层，并在GaN阻挡层表面生长多量子阱层；在多量子阱层上生长N型GaN层，以得到垂直结构的LED外延片。本申请公开的上述技术方案，直接在金属衬底上依次生长GaN成核层、P型GaN层、GaN阻挡层、多量子阱层、及N型GaN层，以得到垂直结构的LED外延片，这样就不需要对LED外延片的衬底进行剥离和键合，因此，则可以提高LED外延片的制备效率，并且可以提高最终所制备出的LED外延片的良品率和内量子效率。

LED chip, vertical structure LED epitaxy chip and its preparation method

The invention discloses an LED chip, a vertical structure LED epitaxy sheet and a preparation method thereof. The preparation methods include: growing GaN nucleation layer on the cleaned metal substrate surface, growing P-type GaN layer on the surface of GaN nucleation layer, growing GaN barrier layer on the surface of P-type GaN layer, and growing multi-quantum well layer on the surface of GaN barrier layer, and growing N-type GaN layer on the surface of multi-quantum well layer to obtain GaN-type GaN layer. Vertical structure of LED epitaxy. The above-mentioned technical scheme disclosed in this application can directly grow GaN nucleation layer, P-type GaN layer, GaN barrier layer, multi-quantum well layer and N-type GaN layer on metal substrates in order to obtain vertical LED epitaxy sheets, thus the substrate of LED epitaxy sheets need not be peeled and bonded, thus, the preparation efficiency of LED epitaxy sheets can be improved, and the final preparation can be improved. Excellent yield and internal quantum efficiency of LED epitaxy wafers.

【技术实现步骤摘要】
LED芯片、垂直结构的LED外延片及其制备方法
本专利技术涉及半导体
，更具体地说，涉及一种LED芯片、垂直结构的LED外延片及其制备方法。
技术介绍
LED(LightEmitingDiode，发光二极管)芯片分为正装结构、倒装结构和垂直结构，其中，垂直结构的LED芯片因具有热阻性高、散热性好、及可以避免出现电流拥挤现象等特性而受到广泛关注。目前，在做垂直结构时，需要将制备LED外延片时所用的原衬底(常为蓝宝石衬底)剥离掉，然后，再在LED外延片上键合上金属衬底。其中，常用的剥离方式为化学腐蚀或者激光剥离，而键合则需要在高压、或者高温高压的条件下进行。但是，由于剥离所花费的时间比较长，因此，则会降低LED外延片的制备效率；键合所需的高压环境可能会使LED外延片发生碎裂，因此，则会降低所制备出的LED外延片的良品率，而高温高压的环境则会使LED外延片有源区中的组分发生变化，而且会使N型层和P型层中物质的浓度、分布发生变化，从而会降低LED外延片的内量子效率。综上所述，如何提高垂直结构的LED外延片的制备效率，并提高所制备出的LED外延片的良品率和内量子效率，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种LED芯片、垂直结构的LED外延片及其制备方法，以提高垂直结构的LED外延片的制备效率，并提高所制备出的LED外延片的良品率和内量子效率。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种垂直结构的LED外延片的制备方法，包括：在清洗后的金属衬底表面生长GaN成核层，并在所述GaN成核层表面生长P型GaN层；在所述P型GaN层表面生长GaN阻挡层，并在所述GaN阻挡层表面生长多量子阱层；在所述多量子阱层上生长N型GaN层，以得到垂直结构的LED外延片。优选的，在清洗后的金属衬底表面生长GaN成核层之前，还包括：将清洗后的所述金属衬底放置在MOCVD反应室中，以利用MOCVD法得到所述垂直结构的LED外延片。优选的，在将清洗后的所述金属衬底放置在MOCVD反应室中之前，还包括：在清洗后的所述金属衬底的表面蒸镀金属层；在清洗后的金属衬底表面生长GaN成核层之后，还包括：将生长有所述GaN成核层的金属衬底从所述MOCVD反应室取出，并放置在HVPE反应室内，在所述GaN成核层表面生长P型纳米线层，并在所述P型纳米线层表面生长P型纳米线融合层；将生长有所述P型纳米线融合层的金属衬底从所述HVPE反应室内取出，并放置在所述MOCVD反应室内。优选的，在所述GaN阻挡层表面生长多量子阱层，包括：在所述GaN阻挡层表面生长InGaN/GaN多量子阱层，其中，InGaN的组分比例为15％，GaN的组分比例为85％。优选的，在所述GaN阻挡层表面生长InGaN/GaN多量子阱层，包括：在所述GaN阻挡层表面生长多周期结构的InGaN/GaN多量子阱层。一种垂直结构的LED外延片，包括金属衬底、及依次设置在所述金属衬底上的GaN成核层、P型GaN层、GaN阻挡层、多量子阱层、N型GaN层。优选的，还包括：设置在所述金属衬底与所述GaN成核层之间的金属层、设置在所述GaN成核层及所述P型GaN层之间的P型纳米线层、及设置在所述P型纳米线层及所述P型GaN层之间的P型纳米线融合层。优选的，所述金属层为镍层。优选的，所述金属衬底为钼衬底。一种垂直结构的LED芯片，包括如上述任一项所述的垂直结构的LED外延片。本专利技术提供了一种LED芯片、垂直结构的LED外延片及其制备方法，其中，垂直结构的LED外延片的制备方法包括：在清洗后的金属衬底表面生长GaN成核层，并在GaN成核层表面生长P型GaN层；在P型GaN层表面生长GaN阻挡层，并在GaN阻挡层表面生长多量子阱层；在多量子阱层上生长N型GaN层，以得到垂直结构的LED外延片。本申请公开的上述技术方案，直接在金属衬底上依次生长GaN成核层、P型GaN层、GaN阻挡层、多量子阱层、及N型GaN层，以得到垂直结构的LED外延片，这样就不需要对垂直结构的LED外延片的衬底进行剥离和键合，因此，则可以提高LED外延片的制备效率，并且可以提高最终所制备出的LED外延片的良品率和内量子效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种垂直结构的LED外延片的制备方法的流程图；图2为本专利技术实施例提供的一种垂直结构的LED外延片的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的另一种垂直结构的LED外延片的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参见图1，其示出了本专利技术实施例提供的一种垂直结构的LED外延片的制备方法的流程图，可以包括：S11：在清洗后的金属衬底表面生长GaN成核层，并在GaN成核层表面生长P型GaN层。将金属衬底清洗干净，并在金属衬底的表面生长GaN成核层，然后，在GaN成核层的表面生长P型GaN层。GaN成核层用于缓冲金属衬底与P型GaN层之间的晶格失配，从而提高最终所制备出的垂直结构的LED外延片的质量。由于直接选用金属衬底作为所要制备的垂直结构的LED外延片的衬底，因此，则不需要对最终所制备出的垂直结构的LED外延片的衬底进行剥离和键合，从而则可以减少剥离和键合对垂直结构的LED外延片所造成的影响，从而可以提高垂直结构的LED外延片的制备效率，并提高最终所制备出的LED外延片的良品率和内量子效率。其中，所选用的金属衬底具体可以为钼衬底，其可以提高垂直结构的LED外延片的散热性能，提高最终所制备出的垂直结构的LED外延片的光输出功率，并可以延长垂直结构的LED外延片的使用寿命。S12：在P型GaN层表面生长GaN阻挡层，并在GaN阻挡层表面生长多量子阱层。在生长完P型GaN层之后，则在P型GaN层表面生长GaN阻挡层，并在GaN阻挡层表面生长多量子阱层。其中，GaN阻挡层用于防止多量子阱层中的电子溢出到P型GaN层中而对P型GaN层中的空穴造成影响，因此，可以提高最终所制备出的垂直结构的LED外延片的质量。S13：在多量子阱层上生长N型GaN层，以得到垂直结构的LED外延片。在生长完多量子阱层之后，则可以在多量子阱层上生长N型GaN层，以最终得到垂直结构的LED外延片。本申请公开的上述技术方案，直接在金属衬底上依次生长GaN成核层、P型GaN层、GaN阻挡层、多量子阱层、及N型GaN层，以得到垂直结构的LED外延片，这样就不需要对垂直结构的LED外延片的衬底进行剥离和键合，因此，则可以提高LED外延片的制备效率，并且可以提高最终所制备出的LED外延片的良品率和内量子效率。本专利技术实施例提供的一种垂直结构的LED外延片的制备方法，在清洗后的金属衬底表面生长GaN本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种垂直结构的LED外延片的制备方法，其特征在于，包括：在清洗后的金属衬底表面生长GaN成核层，并在所述GaN成核层表面生长P型GaN层；在所述P型GaN层表面生长GaN阻挡层，并在所述GaN阻挡层表面生长多量子阱层；在所述多量子阱层上生长N型GaN层，以得到垂直结构的LED外延片。

【技术特征摘要】
1.一种垂直结构的LED外延片的制备方法，其特征在于，包括：在清洗后的金属衬底表面生长GaN成核层，并在所述GaN成核层表面生长P型GaN层；在所述P型GaN层表面生长GaN阻挡层，并在所述GaN阻挡层表面生长多量子阱层；在所述多量子阱层上生长N型GaN层，以得到垂直结构的LED外延片。2.根据权利要求1所述的垂直结构的LED外延片的制备方法，其特征在于，在清洗后的金属衬底表面生长GaN成核层之前，还包括：将清洗后的所述金属衬底放置在MOCVD反应室中，以利用MOCVD法得到所述垂直结构的LED外延片。3.根据权利要求2所述的垂直结构的LED外延片的制备方法，其特征在于，在将清洗后的所述金属衬底放置在MOCVD反应室中之前，还包括：在清洗后的所述金属衬底的表面蒸镀金属层；在清洗后的金属衬底表面生长GaN成核层之后，还包括：将生长有所述GaN成核层的金属衬底从所述MOCVD反应室取出，并放置在HVPE反应室内，在所述GaN成核层表面生长P型纳米线层，并在所述P型纳米线层表面生长P型纳米线融合层；将生长有所述P型纳米线融合层的金属衬底从所述HVPE反应室内取出，并放置在所述MOCVD反应室内。4.根据权利要求3所述的垂直结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：何苗，丛海云，黄仕华，熊德平，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44