一种发光二极管的外延片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种发光二极管的外延片及其制备方法，属于发光二极管制造领域。将AlN层设置为包括AlN底层结构与设置在AlN底层结构上的多个锥状结构，AlN层中的锥状结构的侧壁会对N型GaN层中的位错进行阻挡，减少能够移动至锥形结构之上生长的N型GaN层的位错的数量，保证在锥形结构之上生长的N型GaN层质量，进而提高在N型GaN层上生长的外延薄膜的晶体质量，最终提高发光二极管的发光效率。

An Epitaxy Sheet of Light Emitting Diode and Its Preparation Method

The invention discloses an epitaxy sheet of light-emitting diode and a preparation method thereof, belonging to the field of light-emitting diode manufacturing. The side walls of the conical structure in the AlN layer will block the dislocations in the N-type GaN layer, reduce the number of dislocations in the N-type GaN layer which can move to the conical structure, ensure the quality of the N-type GaN layer which can grow on the conical structure, and then improve the epitaxial thin growth on the N-type GaN layer. The crystal quality of the film will ultimately improve the luminous efficiency of the light-emitting diode.

【技术实现步骤摘要】
一种发光二极管的外延片及其制备方法
本专利技术涉及发光二极管制造领域，特别涉及一种发光二极管的外延片及其制备方法。
技术介绍
发光二极管是一种可以把电能转化成光能的半导体二极管，具有体积小、寿命长、功耗低等优点，目前被广泛应用于汽车信号灯、交通信号灯、显示屏以及照明设备。外延片是制作发光二极管的基础结构，外延片的结构包括衬底及在衬底上生长出的外延层。其中，外延层的结构主要包括：依次生长在衬底上的AlN层、N型GaN层、有源层及P型GaN层。设置在N型GaN层与衬底之间的AlN层可减小衬底与生长在AlN层上的外延薄膜之间的晶格失配，保证外延层整体的质量，进而提高发光二极管的发光效率。但由于AlN层与N型GaN层之间依然存在较大的晶格失配，因此在AlN层上生长的N型GaN层中仍会存在较多的由晶格失配产生的缺陷，N型GaN层中存在的这些缺陷会影响到N型GaN层及在N型GaN层上生长的外延薄膜的质量，影响发光二极管整体的发光效率。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种发光二极管的外延片及其制备方法，能够提高发光二极管的发光效率。所述技术方案如下：本专利技术实施例提供了一种发光二极管的外延片，所述外延片包括衬底及依次层叠设置在所述衬底上的AlN层、N型GaN层、有源层及P型GaN层，所述AlN层包括AlN底层结构与设置在所述AlN底层结构上的多个锥状结构，所述多个锥状结构均布在所述AlN底层结构上，所述衬底靠近所述AlN层的一个表面为第一表面，所述多个锥状结构在所述第一表面上的投影均不重合。可选地，相邻的两个所述锥状结构在所述第一表面上的投影上距离最近的两点之间的距离均为1～5μm。可选地，所述锥状结构在所述第一表面上的投影上间隔最远的两点之间的距离为1～3μm。可选地，所述锥状结构的高度为1.5～4μm。可选地，所述AlN底层结构的厚度为0.1～0.5μm。本专利技术实施例提供了一种发光二极管的外延片及其制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：提供一衬底；在所述衬底上生长AlN层；对所述AlN层进行光刻操作，使所述AlN层的表面形成多个锥状结构；在所述AlN层上生长N型GaN层；在所述N型GaN层上生长有源层；在所述有源层上生长P型GaN层。可选地，所述对所述AlN层进行光刻操作包括：在所述AlN层上涂覆一层光刻胶；对所述光刻胶进行曝光显影，在光刻胶上形成图案，所述图案为多个均布的圆柱形图案；对所述AlN层上没有覆盖光刻胶的部分进行刻蚀；去除所述AlN层上的光刻胶。可选地，所述对所述AlN层上没有覆盖光刻胶的部分进行刻蚀包括：采用电感耦合等离子刻蚀技术对所述AlN层上没有覆盖光刻胶的部分进行刻蚀。可选地，采用SF6、Ar、O2对所述AlN层进行刻蚀，通入反应腔内的SF6的流量为50～150sccm、通入反应腔内的Ar的流量为1～20sccm、通入反应腔内的O2的流量为1～20sccm。可选地，在所述衬底上生长AlN层之前，所述方法还包括：使用清洗剂将所述衬底洗净之后使用去离子水将所述衬底清洗甩干，其中，所述清洗剂为H2SO4：H2O2等于5:1的混合液。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：将AlN层设置为包括AlN底层结构与设置在AlN底层结构上的多个锥状结构，AlN层中的锥状结构的侧壁会对N型GaN层中的位错进行阻挡，减少能够移动至锥形结构之上生长的N型GaN层的位错的数量，保证在锥形结构之上生长的N型GaN层质量，进而提高在N型GaN层上生长的外延薄膜的晶体质量，最终提高发光二极管的发光效率。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的外延片的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的锥状结构在衬底上的投影示意图；图3是本专利技术实施例提供的一种发光二极管的制备方法流程图；图4是本专利技术实施例提供的对AlN层进行光刻操作的步骤流程图；图5～图6是本专利技术实施例提供的外延片的制备过程流程图。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。图1是本专利技术实施例提供的一种发光二极管的外延片的结构示意图，如图1所示，该外延片包括衬底1及依次层叠设置在衬底1上的AlN层2、N型GaN层3、有源层4及P型GaN层5。AlN层2包括AlN底层结构21与设置在AlN底层结构21上的多个锥状结构22，多个锥状结构22均布在AlN底层结构21上，衬底1靠近AlN层2的一个表面为第一表面11，多个锥状结构21在第一表面11上的投影221均不重合。将AlN层设置为包括AlN底层结构与设置在AlN底层结构上的多个锥状结构，AlN层中的锥状结构的侧壁会对N型GaN层中的位错进行阻挡，减少能够移动至锥形结构之上生长的N型GaN层的位错的数量，保证在锥形结构之上生长的N型GaN层质量，进而提高在N型GaN层上生长的外延薄膜的晶体质量，最终提高发光二极管的发光效率。可选地，AlN底层结构21的厚度可为0.1～0.5μm。AlN底层结构的厚度设置在此范围时，可保证在AlN层上生长的低温GaN缓冲层的质量，能够保证在AlN层上生长的外延层的质量。其中，AlN层2中可包括氧原子或者不包括氧原子，本专利技术对此不做限制。示例性地，锥状结构22的高度可为1.5～4μm。锥状结构的高度设置在此范围内时，能较好地提高在AlN层上生长的低温GaN缓冲层的质量，保证在AlN层上生长的外延层的质量进而提高发光二极管的发光效率。图2是本专利技术实施例提供的锥状结构在衬底上的投影示意图，如图2所示，相邻的两个锥状结构22在第一表面11上的投影221上距离最近的两点之间的距离L均为1～5μm。这种设置可控制两个相邻的锥状结构之间的距离，较好地提高在AlN层上生长的低温GaN缓冲层的质量，保证在AlN层上生长的外延层的质量进而提高发光二极管的发光效率。可选地，锥状结构22在衬底1的第一表面11上间隔最远的两点之间的距离D均为1～3μm。示例性地，有源层4可包括交替层叠的InGaN阱层41与GaN磊层42。此处需要说明的是，在本专利技术实施例提供的情况中，外延片还可包括AlN层与N型GaN层之间的缓冲层，外延片中也可包括设置在有源层与N型GaN层之间的电流阻挡层或者设置在有源层与P型GaN层之间的电子阻挡层，本专利技术对此不做限制。图3是本专利技术实施例提供的一种发光二极管的制备方法流程图，如图3所示，该制备方法包括：S1：提供一衬底。其中，衬底可使用蓝宝石衬底。可选地，在衬底上生长AlN层之前，本方法还包括：使用清洗剂将衬底洗净之后使用去离子水将衬底清洗甩干，其中，清洗剂为H2SO4：H2O2等于5:1的混合液。在衬底上生长AlN层之前使用H2SO4：H2O2等于5:1的混合液对衬底的表面进行清洗，可能够大幅度去除衬底的表面的杂质，保证在衬底表面生长的AlN层的质量，进而保证后续外延层的质量。S2：在衬底上生长AlN层。步骤S2中，AlN层可采用物理气相沉积方法沉积在衬底上。物理气相沉积方法得到的AlN层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光二极管的外延片，所述外延片包括衬底及依次层叠设置在所述衬底上的AlN层、N型GaN层、有源层及P型GaN层，其特征在于，所述AlN层包括AlN底层结构与设置在所述AlN底层结构上的多个锥状结构，所述多个锥状结构均布在所述AlN底层结构上，所述衬底靠近所述AlN层的一个表面为第一表面，所述多个锥状结构在所述第一表面上的投影均不重合。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管的外延片，所述外延片包括衬底及依次层叠设置在所述衬底上的AlN层、N型GaN层、有源层及P型GaN层，其特征在于，所述AlN层包括AlN底层结构与设置在所述AlN底层结构上的多个锥状结构，所述多个锥状结构均布在所述AlN底层结构上，所述衬底靠近所述AlN层的一个表面为第一表面，所述多个锥状结构在所述第一表面上的投影均不重合。2.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，相邻的两个所述锥状结构在所述第一表面上的投影上距离最近的两点之间的距离均为1～5μm。3.根据权利要求2所述的外延片，其特征在于，所述锥状结构在所述第一表面上的投影上间隔最远的两点之间的距离为1～3μm。4.根据权利要求1～3任一项所述的外延片，其特征在于，所述锥状结构的高度为1.5～4μm。5.根据权利要求1～3任一项所述的外延片，其特征在于，所述AlN底层结构的厚度为0.1～0.5μm。6.一种发光二极管的外延片及其制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：提供一衬底；在所述衬底上生长AlN层；对所述AlN层进行光刻操作，使所述AlN层的表面形成多个锥状结构；在所述AlN层上...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁涛，韦春余，周飚，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