一种氮化镓发光二极管外延片制造技术

本实用新型专利技术公开了一种氮化镓发光二极管外延片，在衬底上依次生长氮化铝薄膜缓冲层、非掺杂氮化镓层和非掺杂铝镓氮层；在非掺杂铝镓氮层上生长第一重掺杂N型氮化镓层，对第一重掺杂N型氮化镓层进行粗化和边缘处理，能够增加出光角度并且释放第一重掺杂N型氮化镓层中的应力；在第一重掺杂N型氮化镓层上生长二氧化硅层，对二氧化硅层进行图形化刻蚀以及在所述第一重掺杂N型氮化镓层和所述二氧化硅层表面上生长的第二重掺杂N型氮化镓层，能够在图形化刻蚀时露出第一重掺杂N型氮化镓层的表面，利用二氧化硅层不导电的特性让载流子在从N到P的方向上移动，从而在降低氮化镓结构中位错密度的同时提升电流扩展能力。错密度的同时提升电流扩展能力。错密度的同时提升电流扩展能力。

A gallium nitride light emitting diode epitaxial wafer

【技术实现步骤摘要】
一种氮化镓发光二极管外延片


[0001]本技术涉及半导体
，特别涉及一种氮化镓发光二极管外延片。

技术介绍

[0002]随着小间距LED的发展需求，Mirco LED的市场需求越来越大，由于其相对于传统LCD有着高亮、高对比度、高分辨率以及长寿命等技术优势，特别是mini背光产品，未来将全面应用于手机屏、户内户外显示屏等领域。
[0003]要实现Mirco LED，氮化镓外延技术至关重要，首先Mirco LED对氮化镓外延片的电性一致性要求很高，目前氮化镓外延片都是在蓝宝石衬底上进行氮化镓基LED的生长，由于蓝宝石衬底和氮化镓材料失配较大的问题，导致氮化镓基外延结构中存在大量的位错，结果导致伏安特性一致性较差，因此降低氮化镓结构中位错密度对Mirco LED外延片是一个技术难点。
[0004]目前降低氮化镓外延结构的位错方法分为三种：
[0005]1.将蓝宝石制作成PSS(Patterned Sapphire Substrate，图形化蓝宝石衬底)，可以有效减少氮化镓层的螺型位错，一般都为圆锥形图形，高度一般为
[0006]1.8
‑
1.9μm，且随着图形高度的增加，可以有效提升氮化镓的晶体质量，但是应用于背光产品，由于图形化原因，会减少背面出光，减少光的提取效率。
[0007]2.在生长氮化镓结构前，首先在蓝宝石上溅射一层氮化铝薄膜缓冲层，然后在MOCVD(金属有机化合物化学气相沉淀)设备反应腔体内，保持腔体在一定的压力下，在氮化铝薄膜上进行非掺杂氮化镓外延生长，再进行N型氮化镓生长，在一定程度上可以减少N型氮化镓结构里的位错，但是由于AL
‑
N键能强，高品质的氮化铝薄膜很难制作，同时氮化铝和氮化镓之间仍然存在较大的晶格失配和热失配，同样会给N型氮化镓材料引入较高的位错密度。
[0008]3.在非掺杂氮化镓生长之后和电子提供层N型氮化镓中间生长一层铝镓氮，在铝镓氮上生长N型氮化镓，也可以在一定程度上减少N型氮化镓结构里的位错，但是底部氮化铝和非掺杂氮化镓之间带来的大量位错，仍然会经过铝镓氮层穿透进入N型氮化镓层，形成缺陷，当外延片加工成芯片，注入电流的时候，由于N型氮化镓层中缺陷较多，载流子会从缺陷处穿过，造成电流扩展不佳，影响LED的发光效率。

技术实现思路

[0009]本技术所要解决的技术问题是：提供一种氮化镓发光二极管外延片，能够降低氮化镓结构中位错密度的同时提升电流扩展能力。
[0010]为了解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为：
[0011]一种氮化镓发光二极管外延片，包括在衬底上依次生长的氮化铝薄膜缓冲层、非掺杂氮化镓层、非掺杂铝镓氮层和重掺杂N型氮化镓层；
[0012]所述重掺杂N型氮化镓层包括依次生长的进行粗化和边缘处理的第一重掺杂N型
氮化镓层、图形化刻蚀的二氧化硅层以及在所述第一重掺杂N型氮化镓层和所述二氧化硅层表面上生长的第二重掺杂N型氮化镓层。
[0013]进一步地，所述二氧化硅层为刻蚀有预设间距的图形化二氧化硅层，所述二氧化硅层图形间隔处的刻蚀深度等于所述二氧化硅层的高度。
[0014]进一步地，所述二氧化硅层为刻蚀成纳米级凹面周期排列的图形化材料，所述二氧化硅层的图形化间距为0.15
‑
0.5μm，所述图形包括正六角形、正四方形、正圆形或者正圆锥形。
[0015]进一步地，所述第一重掺杂N型氮化镓层的厚度为0.5
‑
1μm。
[0016]进一步地，所述二氧化硅层的厚度为10
‑
20nm。
[0017]进一步地，所述第二重掺杂N型氮化镓层的的厚度为1.5
‑
2μm。
[0018]进一步地，所述第二重掺杂N型氮化镓层上包括依次生长的低掺杂N型氮化镓层、低温应力释放层、应力释放循环层、降温过渡层、有源区、低温P型铟镓氮层，电子阻挡层、P型氮化镓空穴提供层以及重掺杂P型铟镓氮接触层。
[0019]本技术的有益效果在于：在衬底上依次生长氮化铝薄膜缓冲层、非掺杂氮化镓层和非掺杂铝镓氮层；在非掺杂铝镓氮层上生长第一重掺杂N型氮化镓层，对第一重掺杂N型氮化镓层进行粗化和边缘处理，能够增加出光角度并且释放第一重掺杂N型氮化镓层中的应力；在第一重掺杂N型氮化镓层上生长二氧化硅层，对二氧化硅层进行图形化刻蚀以及在所述第一重掺杂N型氮化镓层和所述二氧化硅层表面上生长的第二重掺杂N型氮化镓层，能够在图形化刻蚀时露出第一重掺杂N型氮化镓层的表面，能够利用二氧化硅层不导电的特性让载流子在从N到P的方向上移动。因此通过第一重掺杂N型氮化镓层能够释放应力、减少位错，在第一重掺杂N型氮化镓层和第二重掺杂N型氮化镓层之间添加二氧化硅能够提高电流扩展能力。
附图说明
[0020]图1为本技术实施例的一种氮化镓发光二极管外延片的结构示意图；
[0021]图2为实施例二制备的氮化镓发光二极管外延片与传统氮化镓发光二极管外延片在20mA下发光分布对比图；
[0022]图3为实施例二制备的氮化镓发光二极管外延片与传统氮化镓发光二极管外延片在40mA下发光分布对比图；
[0023]标号说明：
[0024]1、衬底；2、氮化铝薄膜缓冲层；3、非掺杂氮化镓层；4、非掺杂铝镓氮层；5、第一重掺杂N型氮化镓层；6、二氧化硅层；7、第二重掺杂N型氮化镓层；8、低掺杂N型氮化镓层；9、低温应力释放层；10、应力释放循环层；11、降温过渡层；12、有源区；13、低温P型铟镓氮层；14、电子阻挡层；15、P型氮化镓空穴提供层；16、重掺杂P型铟镓氮接触层。
具体实施方式
[0025]为详细说明本技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
[0026]请参照图1，本技术实施例提供了一种氮化镓发光二极管外延片，包括在衬底
上依次生长的氮化铝薄膜缓冲层、非掺杂氮化镓层、非掺杂铝镓氮层和重掺杂N型氮化镓层；
[0027]所述重掺杂N型氮化镓层包括依次生长的进行粗化和边缘处理的第一重掺杂N型氮化镓层、图形化刻蚀的二氧化硅层以及在所述第一重掺杂N型氮化镓层和所述二氧化硅层表面上生长的第二重掺杂N型氮化镓层。
[0028]由上述描述可知，在衬底上依次生长氮化铝薄膜缓冲层、非掺杂氮化镓层和非掺杂铝镓氮层；在非掺杂铝镓氮层上生长第一重掺杂N型氮化镓层，对第一重掺杂N型氮化镓层进行粗化和边缘处理，能够增加出光角度并且释放第一重掺杂N型氮化镓层中的应力；在第一重掺杂N型氮化镓层上生长二氧化硅层，对二氧化硅层进行图形化刻蚀并露出第一重掺杂N型氮化镓层的表面，能够利用二氧化硅层不导电的特性让载流子在从N到P的方向上移动；在第一重掺杂N型氮化镓层和二氧化硅层上生长第二重掺杂N型氮化镓层。因此通过第一重掺杂N型氮化镓层能够释放应力、减少位错，在第一重掺杂N型氮化镓层和第二重掺杂N型氮化镓层之间添本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓发光二极管外延片，其特征在于，包括在衬底上依次生长的氮化铝薄膜缓冲层、非掺杂氮化镓层、非掺杂铝镓氮层和重掺杂N型氮化镓层；所述重掺杂N型氮化镓层包括依次生长的进行粗化和边缘处理的第一重掺杂N型氮化镓层、图形化刻蚀的二氧化硅层以及在所述第一重掺杂N型氮化镓层和所述二氧化硅层表面上生长的第二重掺杂N型氮化镓层。2.根据权利要求1所述的一种氮化镓发光二极管外延片，其特征在于，所述二氧化硅层为刻蚀有预设间距的图形化二氧化硅层，所述二氧化硅层图形间隔处的刻蚀深度等于所述二氧化硅层的高度。3.根据权利要求2所述的一种氮化镓发光二极管外延片，其特征在于，所述二氧化硅层为刻蚀成纳米级凹面周期排列的图形化材料，所述二氧化硅层的图形化间距为0.15
‑
0.5μm，所述图形包括正六角形、...

【专利技术属性】
技术研发人员：解向荣，吴永胜，刘恒山，马野，
申请(专利权)人：福建兆元光电有限公司，
类型：新型
国别省市：