一种外延结构、LED芯片制造技术

本实用新型专利技术提供了一种外延结构、LED芯片，其中外延结构包括：图形化的混合生长衬底、N型半导体层、有源区和P型半导体层；混合生长衬底包括蓝宝石衬底及设置在蓝宝石衬底上表面的多个凸起结构和缓冲层，凸起结构为易腐蚀性材料，且相邻凸起结构的底部相互紧挨，形成底部相连的凸起结构，部分凸起结构的底部边沿与蓝宝石衬底上表面的边沿部分重叠，再者缓冲层与蓝宝石衬底的接触面积远小于各所述凸起结构与蓝宝石衬底的接触面积，可使LED芯片能够采用湿法剥离的方法，高效、低成本的剥离蓝宝石衬底。衬底。衬底。

【技术实现步骤摘要】
一种外延结构、LED芯片


[0001]本技术属于LED领域，更为具体地说，涉及一种外延结构、LED芯片。

技术介绍

[0002]蓝绿发光二极管最常见的芯片结构是水平式的电极结构，水平式的电极结构虽然成本比较低，但由于采用蓝宝石衬底当基板，导致散热较差，所以会影响可靠性，特别在大功率的照明方面对散热要求很高，水平式的电极结构的芯片的劣势更加明显。而采用垂直式的电极结构，由于最终的基板会采用导热性较好的材料，如硅基板，所以也成为目前发光二极管发展的重要方向之一。剥离技术作为蓝绿光发光二极管的垂直芯片结构最重要的技术，目前最主要广泛应用的激光剥离技术是采用激光烧蚀外延结构与外延衬底之间的界面薄层，使得外延结构与外延衬底有效剥离，采用此技术一方面需要采用昂贵的激光剥离设备；另一方面剥离的是靠激光烧蚀外延层界面，剥离的成品率不够高，特别是目前广泛应用的4、6寸衬底，由于外延工艺使得最终生长出来的外延片翘曲度大，整片外延片的剥离层往往不是在同一水平面上，使得激光的聚焦蚀刻点更不容易，剥离的成品率低。
[0003]如果采用湿法剥离方法不仅能有效地提高剥离的成品率，还能明显地降低剥离的成本且方法简单，但由于蓝绿光发光二极管采用在蓝宝石衬底生长GaN外延结构，且蓝宝石衬底不易被腐蚀，其外延结构和GaN材料体系决定了较难采用湿法剥离的方法。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本技术提供一种外延结构、LED芯片，以解决现有技术中蓝绿光发光二极管的垂直芯片结构采用激光剥离蓝宝石衬底带来的生产成本高，易造成外延片翘曲度大、成品率低，及其很难采用湿法剥离蓝宝石衬底的问题。
[0005]为实现上述目的，本技术采用的技术方案如下：
[0006]一种外延结构，包括：
[0007]图形化的混合生长衬底，所述混合生长衬底包括蓝宝石衬底及设置在蓝宝石衬底上表面的多个凸起结构和缓冲层，所述凸起结构为易腐蚀性材料；
[0008]相邻所述凸起结构的底部相互紧挨，形成底部相连的凸起结构，部分所述凸起结构的底部边沿与所述蓝宝石衬底上表面的边沿部分重叠，且所述凸起结构周期性镂空的凹槽露出所述蓝宝石衬底，并在裸露的所述蓝宝石衬底上表面设置所述缓冲层，所述缓冲层与各所述凸起结构的侧壁相连，但不覆盖各所述凸起结构，所述缓冲层与蓝宝石衬底的接触面积远小于各所述凸起结构与蓝宝石衬底的接触面积；
[0009]在所述混合生长衬底上设置GaN堆叠结构，所述GaN堆叠结构包括沿第一方向依次层叠的N型半导体层、有源区和P型半导体层，所述第一方向垂直于所述蓝宝石衬底，并由所述蓝宝石衬底指向所述P型半导体层，所述N型半导体层靠近所述凸起结构和所述缓冲层。
[0010]优选地，各所述凸起结构从底部至顶部的横向截面逐渐减小；所述缓冲层从底部至顶部的横向截面逐渐增大。
[0011]优选地，所述混合生长衬底和所述GaN堆叠结构之间设有不掺杂的GaN层，且所述不掺杂的GaN层覆盖所述凸起结构和所述缓冲层，并与所述N型半导体层相连。
[0012]优选地，凸起结构底部宽度为D1，其中，10um>D1>0um；凹槽底部宽度为D2，其中，4um>D2>0um；凸起结构厚度为H1，其中，10um>H1>0um；缓冲层厚度为H2，其中，1um>H2>0um，且，H1>H2。
[0013]优选地，蓝宝石衬底上表面面积为S1，各凸起结构与蓝宝石衬底的接触面积为S2，缓冲层与蓝宝石衬底的接触面积为S3，其中，S1＞S2＞S3，且，S3与S1的比值范围在0至21.5之间。
[0014]优选地，所述凸起结构的材料包括SiO2、SiN、GaAs、AlGaAs、AlGaInP、GaInP等其中一种或多种构成的易腐蚀性材料。
[0015]优选地，所述缓冲层的材料包括AlN、AlGaN、GaN等其中一种或多种构成，或其掺In、掺氧、掺Mg的化合物。
[0016]一种LED芯片，包括：
[0017]上述任一项所述的GaN堆叠结构；
[0018]在所述GaN堆叠结构上依次层叠金属反射镜、键合层，所述金属反射镜设置在所述P型半导体层背离所述有源区的一侧表面；
[0019]导电基板，其设置在所述键合层背离所述金属反射镜的一侧表面；
[0020]P型电极，其设置在所述导电基板背离所述键合层的一侧表面；
[0021]N型电极，其层叠于所述N型半导体层背离所述有源区的一侧表面。
[0022]经由上述的技术方案，从而达到如下效果：
[0023]1、本技术所提供的外延结构，通过设置图形化的混合生长衬底，混合生长衬底包括蓝宝石衬底及设置在蓝宝石衬底上表面的多个凸起结构和缓冲层，凸起结构为易腐蚀性材料，且相邻凸起结构的底部相互紧挨，形成底部相连的凸起结构，部分凸起结构的底部边沿与蓝宝石衬底上表面的边沿部分重叠，再者缓冲层与蓝宝石衬底的接触面积远小于各所述凸起结构与蓝宝石衬底的接触面积，可使LED芯片能够采用湿法剥离的方法，高效、低成本的剥离蓝宝石衬底；缓冲层，能有效减少各凸起结构之间的应力，既避免凸起结构脱落，提高混合生长衬底的可靠性，又能避免蓝宝石衬底晶格常数和GaN材料不匹配，造成GaN堆叠结构晶格失配、有源区翘曲的问题。
[0024]2、进一步地，通过设置各凸起结构从底部至顶部的横向截面逐渐减小，缓冲层从底部至顶部的横向截面逐渐增大，增大了缓冲层与GaN堆叠结构的接触面，减少GaN堆叠结构的晶格失配，提高外延结构波长的均匀性。
[0025]3、进一步地，通过设置不掺杂的GaN层，在不掺杂的GaN层上生长GaN堆叠结构，能更好的提高GaN堆叠结构的晶体质量，进一步地解决蓝宝石衬底与GaN堆叠结构晶格失配、有源区翘曲的问题。
[0026]4、本技术所提供的LED芯片，通过使用前述的GaN堆叠结构，并配合金属反射镜、键合层、导电基板及电极的使用，可有效提高LED芯片的成品率。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本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。
[0028]图1为本技术实施例一提供的一种外延结构示意图；
[0029]图2.1为本技术实施例一提供的混合生长衬底的俯视示意图；
[0030]图2.2为图2.1所示的混合生长衬底沿AA线的截面示意图；
[0031]图2.3为图2.1所示的混合生长衬底沿BB线的截面示意图；
[0032]图3为本技术实施例二提供的一种外延结构示意图；
[0033]图4为本技术实施例三提供的一种LED芯片结构示意图；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种外延结构，其特征在于，包括：图形化的混合生长衬底，所述混合生长衬底包括蓝宝石衬底及设置在蓝宝石衬底上表面的多个凸起结构和缓冲层，所述凸起结构为易腐蚀性材料；相邻所述凸起结构的底部相互紧挨，形成底部相连的凸起结构，部分所述凸起结构的底部边沿与所述蓝宝石衬底上表面的边沿部分重叠，且所述凸起结构周期性镂空的凹槽露出所述蓝宝石衬底，并在裸露的所述蓝宝石衬底上表面设置所述缓冲层，所述缓冲层与各所述凸起结构的侧壁相连，但不覆盖各所述凸起结构，所述缓冲层与蓝宝石衬底的接触面积远小于各所述凸起结构与蓝宝石衬底的接触面积；在所述混合生长衬底上设置GaN堆叠结构，所述GaN堆叠结构包括沿第一方向依次层叠的N型半导体层、有源区和P型半导体层，所述第一方向垂直于所述蓝宝石衬底，并由所述蓝宝石衬底指向所述P型半导体层，所述N型半导体层靠近所述凸起结构和所述缓冲层。2.根据权利要求1所述的外延结构，其特征在于：各所述凸起结构从底部至顶部的横向截面逐渐减小；所述缓冲层从底部至顶部的横向截面逐渐增大。3.根据权利要求1所述的外延结构，其特征在于：所述混合生长衬底和所述GaN堆叠结构之间设有不掺杂的GaN层，且所述不掺杂的GaN层覆盖所述凸起结构和所述缓冲层，并与所述N型半导体层相连。4.根据权利要求1所述的外延结构，其特征在于：凸起结构底部宽度为D1，其中，10um&...

【专利技术属性】
技术研发人员：林志伟，崔恒平，蔡玉梅，陈凯轩，蔡建九，
申请(专利权)人：厦门乾照光电股份有限公司，
类型：新型
国别省市：