一种发光二极管外延片及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种发光二极管外延片及其制作方法，属于半导体技术领域。所述发光二极管外延片包括衬底、N型半导体层、有源层和P型半导体层，所述N型半导体层、所述有源层和所述P型半导体层依次层叠在所述衬底上，其特征在于，所述有源层包括外壳和填充物，所述外壳内设有整齐排列的多个球形空腔，所述填充物填满所述多个球形空腔；所述外壳的材料采用氮化镓，所述填充物为有机发光液体。本发明专利技术通过采用氮化镓包裹的有机发光液体形成有源层，有机发光液体为液体，不会受到外延片翘曲的影响，因此外延片的边缘和中心发光波长易控且均一，可以有效提高整个外延片波长的均匀性和一致性，特别适用于制作Micro‑LED。

【技术实现步骤摘要】
一种发光二极管外延片及其制作方法
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种发光二极管外延片及其制作方法。
技术介绍
发光二极管(英文：LightEmittingDiode，简称：LED)是一种能发光的半导体电子元件。氮化镓(GaN)具有良好的热导性能，同时具有耐高温、耐酸碱、高硬度等优良特性，使氮化镓(GaN)基LED受到越来越多的关注和研究。外延片是LED制备过程中的初级成品。现有的氮化镓基LED外延片包括衬底、N型半导体层、有源层和P型半导体层，N型半导体层、有源层和P型半导体层依次层叠在衬底上。P型半导体层用于提供进行复合发光的空穴，N型半导体层用于提供进行复合发光的电子，有源层用于进行电子和空穴的辐射复合发光，衬底用于为外延材料提供生长表面。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题：衬底的材料通常选择蓝宝石、碳化硅或者硅等，N型半导体层、有源层和P型半导体层的材料选择氮化镓基材料(包括氮化镓、氮化铝镓、氮化铟镓等)。衬底材料和氮化镓基材料为异质材料，晶格常数差异较大，两者之间存在较大的晶格失配。随着外延片尺寸的增大，高温外延片过程中会存在较大的翘曲，造成外延片的边缘与中心的生长温度不同，进而造成外延片的边缘与中心的掺杂不同，最终造成外延片的边缘与中心的波长差异极大，影响到整个外延片波长的集中性，特别不适用于制作微型发光二极管(英文：Micro-LED)。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种发光二极管外延片及其制作方法，能够解决现有技术外延片的边缘与中心的波长差异极大，影响到整个外延片波长的集中性的问题。所述技术方案如下：一方面，本专利技术实施例提供了一种发光二极管外延片，所述发光二极管外延片包括衬底、N型半导体层、有源层和P型半导体层，所述N型半导体层、所述有源层和所述P型半导体层依次层叠在所述衬底上，所述有源层包括外壳和填充物，所述外壳内设有整齐排列的多个球形空腔，所述填充物填满所述多个球形空腔；所述外壳的材料采用氮化镓，所述填充物为有机发光液体。可选地，所述有机发光液体的材料采用8-羟基喹啉铝、7，7-甲基-6,8-二苯基二萘并噻咯、聚芴类蓝光材料、红荧烯和稀土络合物中的一种。可选地，所述球形空腔的直径为20nm～200nm。可选地，所述球形空腔的层数为1个～10个。可选地，所述球形空腔的外壁厚度为10nm～50nm。另一方面，本专利技术实施例提供了一种发光二极管外延片的制作方法，所述制作方法包括：提供一衬底；在所述衬底上形成N型半导体层；在所述N型半导体层上形成有源层；其中，所述有源层包括外壳和填充物，所述外壳内设有整齐排列的多个球形空腔，所述填充物填满所述多个球形空腔；所述外壳的材料采用氮化镓，所述填充物为有机发光液体；在所述有源层上形成P型半导体层。可选地，所述在所述N型半导体层上形成有源层，包括：在所述N型半导体层上形成多个整齐排列的有机球体；在多个所述有机球体外沉积氮化镓，形成外壳；对所述外壳进行退火处理，去除所述外壳内的有机球体，形成球形空腔；向所述球形空腔内注入有机发光液体，形成填充物。可选地，形成所述外壳时的压力为10torr～100torr。可选地，退火处理的温度为900℃～1100℃。可选地，退火处理的时长为5min～15min。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过采用氮化镓包裹的有机发光液体形成有源层，有机发光液体为液体，不会受到外延片翘曲的影响，因此外延片的边缘和中心发光波长易控且均一，可以有效提高整个外延片波长的均匀性和一致性，特别适用于制作Micro-LED。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种发光二极管外延片的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的图1的A-A向示意图；图3是本专利技术实施例提供的一种发光二极管外延片的制作方法的流程图；图4～图7是本专利技术实施例提供的发光二极管外延片在有源层形成过程中的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。本专利技术实施例提供了一种发光二极管外延片。图1为本专利技术实施例提供的一种发光二极管外延片的结构示意图。参见图1，该发光二极管外延片包括衬底10、N型半导体层20、有源层30和P型半导体层40，N型半导体层20、有源层30和P型半导体层40依次层叠在衬底10上。图2为本专利技术实施例提供的图1的A-A向示意图。参见图2，有源层30包括外壳31和填充物32，外壳31内设有整齐排列的多个球形空腔，填充物32填满多个球形空腔。外壳31的材料采用氮化镓，填充物32为有机发光液体。本专利技术实施例通过采用氮化镓包裹的有机发光液体形成有源层，有机发光液体为液体，不会受到外延片翘曲的影响，因此外延片的边缘和中心发光波长易控且均一，可以有效提高整个外延片波长的均匀性和一致性，特别适用于制作Micro-LED。可选地，有机发光液体的材料可以采用8-羟基喹啉铝、7，7-甲基-6,8-二苯基二萘并噻咯、聚芴类蓝光材料、红荧烯和稀土络合物中的一种。根据光线颜色的不同需求，选择不同的材料。具体地，当需要发出绿光时，有机发光液体的材料可以采用8-羟基喹啉铝；当需要发出蓝光时，有机发光液体的材料可以采用7，7-甲基-6,8-二苯基二萘并噻咯或者聚芴类蓝光材料；当需要发出红光时，有机发光液体的材料可以采用红荧烯或者稀土络合物。可选地，如图2所示，球形空腔的直径D可以为20nm～200nm，优选为110nm。如果球形空腔的直径小于20nm，则可能由于球形空腔的空间较小而造成电子和空穴无法在球形空腔内无法有效进行复合发光，影响LED的发光效率；如果球形空腔的直径大于200nm，则可能由于球形空腔的空间较大而耽误电子和空穴在球形空腔内进行复合发光，也会影响到LED的发光效率。可选地，如图2所示，球形空腔的层数可以为1个～10个，优选为5个。如果球形空腔的层数大于10，则可能由于球形空腔的数量较多而耽误电子和空穴在球形空腔内进行复合发光，也会影响到LED的发光效率。可选地，如图2所示，球形空腔的外壁厚度d可以为10nm～50nm，优选为30nm。如果球形空腔的外壁厚度小于10nm，则可能由于球形空腔的外壁较薄而无法有效承载内部的有机发光液体；如果球形空腔的外壁厚度大于50nm，则可能由于球形空腔的外壁较厚而影响到电子和空穴注入有机发光液体中进行复合发光，降低LED的发光效率。具体地，衬底10的材料可以采用蓝宝石(主要材料为三氧化二铝)，如晶向为[0001]的蓝宝石。N型半导体层20的材料可以采用N型掺杂(如硅)的氮化镓。P型半导体层40的材料可以采用P型掺杂(如镁)的氮化镓。进一步地，N型半导体层20的厚度可以为0.05μm～3μm，优选为1.5μm；N型半导体层20中N型掺杂剂的掺杂浓度可以为1018cm-3～1019cm-3，优选为5*1018cm-3。P型半导体层40的厚度可以为0.05μm～3μm，优选为1.5μm；P型半导体层40中P型掺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光二极管外延片，所述发光二极管外延片包括衬底、N型半导体层、有源层和P型半导体层，所述N型半导体层、所述有源层和所述P型半导体层依次层叠在所述衬底上，其特征在于，所述有源层包括外壳和填充物，所述外壳内设有整齐排列的多个球形空腔，所述填充物填满所述多个球形空腔；所述外壳的材料采用氮化镓，所述填充物为有机发光液体。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管外延片，所述发光二极管外延片包括衬底、N型半导体层、有源层和P型半导体层，所述N型半导体层、所述有源层和所述P型半导体层依次层叠在所述衬底上，其特征在于，所述有源层包括外壳和填充物，所述外壳内设有整齐排列的多个球形空腔，所述填充物填满所述多个球形空腔；所述外壳的材料采用氮化镓，所述填充物为有机发光液体。2.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述有机发光液体的材料采用8-羟基喹啉铝、7，7-甲基-6,8-二苯基二萘并噻咯、聚芴类蓝光材料、红荧烯和稀土络合物中的一种。3.根据权利要求1或2所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述球形空腔的直径为20nm～200nm。4.根据权利要求1或2所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述球形空腔的层数为1个～10个。5.根据权利要求1或2所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述球形空腔的外壁厚度为10nm～50nm。6.一种发光二极管外延片的制作方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭炳磊，王群，葛永晖，吕蒙普，胡加辉，李鹏，
申请(专利权)人：华灿光电苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32