发光二极管外延片及其制造方法、制造芯片的方法技术

本发明专利技术公开了一种发光二极管外延片及其制造方法、制造芯片的方法，属于半导体技术领域。所述发光二极管外延片包括依次层叠的衬底、第一缓冲层、第二缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层；所述第一缓冲层为Al单质和AlN化合物的混合物，所述Al单质混在所述AlN化合物中，使所述第一缓冲层呈现灰色或者黑色；所述第二缓冲层为AlN化合物的纯净物，使所述第二缓冲层呈现白色。本发明专利技术通过在衬底和原本呈现白色的AlN纯净物之间增设Al单质和AlN化合物的混合物，Al单质混在AlN化合物中，整体呈现灰色或者黑色，有利于吸收激光，实现衬底与外延片的分离，进而制造出垂直结构的芯片。

LED epitaxial chip and its manufacturing method, chip manufacturing method

The invention discloses a light-emitting diode epitaxial sheet, a manufacturing method and a method for manufacturing a chip, belonging to the semiconductor technical field. The LED epitaxial sheet comprises a substrate, a first buffer layer, a second buffer layer, an n-type semiconductor layer, an active layer and a p-type semiconductor layer in turn; the first buffer layer is a mixture of an Al simple substance and an AlN compound, and the Al simple substance is mixed in the AlN compound, so that the first buffer layer is gray or black; the second buffer layer is pure of the AlN compound The second buffer layer is white. In the invention, a mixture of Al simple substance and AlN compound is added between the substrate and the original white AlN pure substance, and the Al simple substance is mixed in the AlN compound, and the whole is gray or black, which is conducive to absorbing laser, realizing the separation of the substrate and the epitaxial sheet, and then manufacturing a vertical structure chip.

【技术实现步骤摘要】
发光二极管外延片及其制造方法、制造芯片的方法
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造方法、制造芯片的方法。
技术介绍
发光二极管(英文：LightEmittingDiode，简称：LED)是一种可以把电能转化成光能的半导体二极管。深紫外(英文：DeepUltraViolet，简称：DUV)LED是指发光中心波长短于290nm的LED。DUVLED与低压泵灯相比，具有无泵、体积小、寿命长、功耗低等优点，在消毒杀菌领域具有广阔的应用前景。而且随着《水俣公约》的生效，含泵灯管的生产和使用会在2020年前停止，DUVLED的需求迫在眉睫。外延片是LED制造过程中的初级成品。现有的LED外延片包括依次层叠的衬底、缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层。衬底用于为外延材料提供生长表面，缓冲层用于为外延生长提供模板，N型半导体层用于提供复合发光的电子，有源层用于进行电子和空穴的复合发光，P型半导体层用于提供复合发光的空穴。在DUVLED外延片中，N型半导体层、有源层和P型半导体层均采用Al组分含量较高的AlGaN层，以发出中心波长短于290nm的光线；同时缓冲层采用AlN层，以生长出Al组分含量较高的AlGaN层。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：芯片是LED的核心组件。垂直结构的LED芯片具有最佳的散热效率、出光效率和电流扩展性，而且能够最大限度的减少芯片制造过程中的发光面积损失。制造垂直结构的LED芯片时，需要先将LED外延片固定连接到导电基板上，再采用激光剥离技术从LED外延片上去除衬底。激光剥离技术是利用激光从衬底一侧辐照LED外延片，激光的光子能量大于衬底材料的禁带宽度且小于外延材料的禁带宽度，靠近衬底的缓冲层吸收激光而发生热分解，生成氮气和金属，氮气膨胀产生的作用力将衬底与LED外延片分离，而残留在衬底和LED外延片上的金属可以通过盐酸去除。由于激光的波长一般为266nm，光子能量只能达到4.66eV，而DUVLED外延片的缓冲层采用的AlN的禁带宽度可以达到6.2eV，大于激光的光子能量，因此激光很难被DUVLED外延片的缓冲层吸收，无法利用激光剥离技术实现DUVLED外延片的衬底分离，制造垂直结构的DUVLED芯片。
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造方法、制造芯片的方法，有利于DUVLED外延片的缓冲层吸收激光，实现DUVLED外延片的衬底分离，从而制造出垂直结构的DUVLED芯片。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依次层叠的衬底、第一缓冲层、第二缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层；所述第一缓冲层为Al单质和AlN化合物的混合物，所述Al单质混在所述AlN化合物中，使所述第一缓冲层呈现灰色或者黑色；所述第二缓冲层为AlN化合物的纯净物，使所述第二缓冲层呈现白色。可选地，所述Al单质和所述AlN化合物的摩尔比为0.02～0.1。可选地，所述第一缓冲层的厚度为10nm～100nm。进一步地，所述第二缓冲层的厚度为1μm～10μm。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造方法，所述制造方法包括：在衬底上形成第一缓冲层，所述第一缓冲层为Al单质和AlN化合物的混合物，所述Al单质混在所述AlN化合物中，使所述第一缓冲层呈现灰色或者黑色；在所述第一缓冲层上形成第二缓冲层，所述第二缓冲层为AlN化合物的纯净物，使所述第二缓冲层呈现白色；在所述第二缓冲层上依次生长N型半导体层、有源层和P型半导体层。在本专利技术实施例一种可能的实现方式中，所述在衬底上形成第一缓冲层，包括：将衬底放入金属有机化合物化学气相沉淀MOCVD反应室内；在第一阶段，持续向所述MOCVD反应室内通入TMAl和NH3，生成AlN化合物，所述AlN化合物沉积在所述衬底上；在第二阶段，停止向所述MOCVD反应室内通入NH3，持续向所述MOCVD反应室内通入TMAl，生成Al单质，所述Al单质混在所述AlN化合物中；交替进行所述第一阶段和所述第二阶段，形成所述缓冲层。在本专利技术实施例另一种可能的实现方式中，所述在衬底上形成第一缓冲层，包括：将衬底放入金属有机化合物化学气相沉淀MOCVD反应室内；在第三阶段，持续向所述MOCVD反应室内通入第一流量的TMAl和第二流量的NH3，生成Al化合物，所述AlN化合物沉积在所述衬底上；在第四阶段，持续向所述MOCVD反应室内通入所述第一流量的TMAl和第三流量的NH3，生成Al单质，所述Al单质混在所述AlN化合物中，所述第三流量小于所述第二流量；交替进行所述第三阶段和所述第四阶段，形成所述缓冲层。在本专利技术实施例又一种可能的实现方式中，所述在衬底上形成第一缓冲层，包括：将衬底放入物理气相沉积PVD反应室内；持续向所述PVD反应室内通入第四流量的N2和Ar，Ar形成等离子体轰击Al靶材，与N2形成的等离子体反应，生成Al单质和AlN化合物，所述Al单质混在所述AlN化合物中沉积在所述衬底上。又一方面，本专利技术实施例提供了一种发光二极管外延片制造芯片的方法，所述方法包括：提供一发光二极管外延片，所述发光二极管外延片包括依次层叠的衬底、第一缓冲层、第二缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层；所述第一缓冲层为Al单质和AlN化合物的混合物，所述Al单质混在所述AlN化合物中，使所述第一缓冲层呈现灰色或者黑色；所述第二缓冲层为AlN化合物的纯净物，使所述第二缓冲层呈现白色；将所述P型半导体层固定到导电基板上；采用激光从衬底一侧照射所述发光二极管外延片，激光被呈现灰色或者黑色的第一缓冲层吸收，AlN化合物在激光的作用下热分解生成Al单质和N2，N2膨胀产生的作用力将所述衬底从所述发光二极管外延片上分离。可选地，所述方法还包括：在所述衬底从所述发光二极管外延片上分离之后，采用刻蚀技术去除所述第二缓冲层。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过在衬底和原本呈现白色的AlN纯净物之间增设Al单质和AlN化合物的混合物，Al单质混在AlN化合物中，整体呈现灰色或者黑色，有利于吸收激光，使得激光的能量积累，引起AlN热分解生单质Al和氮气，氮气膨胀产生的作用力将衬底从外延片上分离，实现垂直结构的DUVLED芯片的制造。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第一缓冲层的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的第二缓冲层的结构示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光二极管外延片，其特征在于，所述发光二极管外延片包括依次层叠的衬底(10)、第一缓冲层(20)、第二缓冲层(30)、N型半导体层(40)、有源层(50)和P型半导体层(60)；所述第一缓冲层(20)为Al单质(21)和AlN化合物(22)的混合物，所述Al单质(21)混在所述AlN化合物(22)中，使所述第一缓冲层(20)呈现灰色或者黑色；所述第二缓冲层(30)为AlN化合物的纯净物，使所述第二缓冲层(30)呈现白色。/n

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管外延片，其特征在于，所述发光二极管外延片包括依次层叠的衬底(10)、第一缓冲层(20)、第二缓冲层(30)、N型半导体层(40)、有源层(50)和P型半导体层(60)；所述第一缓冲层(20)为Al单质(21)和AlN化合物(22)的混合物，所述Al单质(21)混在所述AlN化合物(22)中，使所述第一缓冲层(20)呈现灰色或者黑色；所述第二缓冲层(30)为AlN化合物的纯净物，使所述第二缓冲层(30)呈现白色。


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Al单质(21)和所述AlN化合物(22)的摩尔比为0.02～0.1。


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，所述第一缓冲层(20)的厚度为10nm～100nm。


4.根据权利要求3所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第二缓冲层(30)的厚度为1μm～10μm。


5.一种发光二极管外延片的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：
在衬底上形成第一缓冲层，所述第一缓冲层为Al单质和AlN化合物的混合物，所述Al单质混在所述AlN化合物中，使所述第一缓冲层呈现灰色或者黑色；
在所述第一缓冲层上形成第二缓冲层，所述第二缓冲层为AlN化合物的纯净物，使所述第二缓冲层呈现白色；
在所述第二缓冲层上依次生长N型半导体层、有源层和P型半导体层。


6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述在衬底上形成第一缓冲层，包括：
将衬底放入金属有机化合物化学气相沉淀MOCVD反应室内；
在第一阶段，持续向所述MOCVD反应室内通入TMAl和NH3，生成AlN化合物，所述AlN化合物沉积在所述衬底上；
在第二阶段，停止向所述MOCVD反应室内通入NH3，持续向所述MOCVD反应室内通入TMAl，生成Al单质，所述Al单质混在所述AlN化合物中；
交替进行所述第一阶段和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡红坡，张奕，董彬忠，李鹏，王江波，
申请(专利权)人：华灿光电浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33