一种低应力的GaN基LED外延片制造技术

本实用新型专利技术涉及LED芯片技术领域，具体涉及一种低应力的GaN基LED外延片，包括衬底、应力抵消层和GaN基的外延层；所述应力抵消层设置在衬底的反面，所述外延层设置在衬底的正面；所述应力抵消层的热膨胀系数小于外延层的热膨胀系数；所述应力抵消层的厚度为0.01μm

【技术实现步骤摘要】
一种低应力的GaN基LED外延片


[0001]本技术涉及LED芯片
，具体涉及一种低应力的GaN基LED外延片。

技术介绍

[0002]GaN作为第三代半导体材料，具有高禁带宽度、高临界击穿电场、高载流子饱和迁移速度以及高热导率和直接带隙等特点。
[0003]LED外延片主要包括衬底和GaN基的外延层，现有技术中，衬底和外延层因有13％晶格失配度而产生应力，氮化物在生长时因应力使外延层产生翘曲，蓝宝石衬底与GaN外延层热失配，GaN外延层升降温加工时，因应力使外延层产生翘曲。
[0004]具体地，请参考附图1，图中的两层薄膜结构中，在上的为外延层，在下的为衬底，在LED外延片的升温加工过程中，由于衬底的热膨胀系数大于外延层的热膨胀系数，故而衬底的伸长形变更大，使外延层拉动衬底向上弯曲，进而使LED外延片中的应力增大且集中。
[0005]上述问题将导致在外延层生长中或后续LED外延片加工中产生破裂，同时翘曲也影响LED外延片各性能的均匀性。

技术实现思路

[0006]本技术所要解决的技术问题是：提供一种低应力的GaN基LED外延片，解决LED外延片中应力大而集中的问题。
[0007]为了解决上述技术问题，本技术采用的一种技术方案为：一种低应力的GaN基LED外延片，包括衬底、应力抵消层和GaN基的外延层；
[0008]所述应力抵消层设置在衬底的反面，所述外延层设置在衬底的正面；
[0009]所述应力抵消层的热膨胀系数小于外延层的热膨胀系数；
[0010]所述应力抵消层的厚度为0.01μm
‑
0.2μm；
[0011]所述应力抵消层的导热系数大于80W/m
·
K。
[0012]所述外延层包括依次层叠的buffer层、N型GaN层、量子阱层和掺杂Mg元素的P型GaN层；所述P型GaN层在buffer层远离衬底的一侧。
[0013]进一步地，所述应力抵消层的材质为AlN或SiC。
[0014]进一步地，所述衬底与外延层之间还设有失配消除层，所述失配消除层的材质为AlN。
[0015]进一步地，所述量子阱层包括多个层叠的垒阱层，所述垒阱层包括InGaN层和GaN层。
[0016]进一步地，所述应力抵消层的热膨胀系数为3
‑
4.12*10
‑6/K。
[0017]进一步地，所述量子阱层包括15个层叠的垒阱层。
[0018]进一步地，所述应力抵消层的厚度为0.015
‑
0.15μm。
[0019]本技术的有益效果在于：本技术提供的低应力的GaN基LED外延片中，所述应力抵消层设置在衬底的反面，所述外延层设置在衬底的正面；在LED外延片受热膨胀
时，由于衬底、外延层和应力抵消层的热膨胀系数是依次降低的，故而外延层将拉动衬底朝一侧弯曲，而应力抵消层拉动衬底朝另一侧弯曲。
[0020]换言之，所以外延层对衬底的施加的力与应力抵消层对衬底施加的力相反，故而设置应力抵消层能使LED外延片中的应力互相抵消。所述应力抵消层的厚度、热膨胀系数和导热系数的设置有利于进一步降低LED外延片中的应力或者提高LED外延片的性能。
附图说明
[0021]图1为现有技术中的LED外延片的结构示意图；
[0022]图2为本技术具体实施方式的一种低应力的GaN基LED外延片的整体结构示意图；
[0023]标号说明：
[0024]1、衬底；2、应力抵消层；3、外延层；4、失配消除层。
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2，一种低应力的GaN基LED外延片，包括衬底1、应力抵消层2和GaN基的外延层3；
[0027]所述应力抵消层2设置在衬底1的反面，所述外延层3设置在衬底1的正面；
[0028]所述应力抵消层2的热膨胀系数小于外延层3的热膨胀系数；
[0029]所述应力抵消层2的厚度为0.01μm
‑
0.2μm；
[0030]所述应力抵消层2的导热系数大于80W/m
·
K。
[0031]由上描述可知，本技术的有益效果在于：本技术提供的低应力的GaN基LED外延片中，所述应力抵消层2设置在衬底1的反面，所述外延层3设置在衬底1的正面；在LED外延片受热膨胀时，由于衬底1、外延层3和应力抵消层2的热膨胀系数是依次降低的，故而外延层3将拉动衬底1朝一侧弯曲，而应力抵消层2拉动衬底1朝另一侧弯曲。
[0032]换言之，所以外延层3对衬底1的施加的力与应力抵消层2对衬底1施加的力相反，故而设置应力抵消层2能使LED外延片中的应力互相抵消。所述应力抵消层2的厚度、热膨胀系数和导热系数的设置有利于进一步降低LED外延片中的应力或者提高LED外延片的性能。
[0033]进一步地，所述外延层3包括依次层叠的buffer层、N型GaN层、量子阱层和掺杂Mg元素的P型GaN层；所述P型GaN层在buffer层远离衬底1的一侧。
[0034]由上描述可知，上述设置提供一种简单高效的外延层3结构。
[0035]进一步地，所述应力抵消层2的材质为AlN或SiC。
[0036]由上描述可知，上述设置提供一种简单高效的应力抵消层2的材质。
[0037]进一步地，所述衬底1与外延层3之间还设有失配消除层4，所述失配消除层4的材质为AlN。
[0038]由上描述可知，AlN材质的所述失配消除层4与衬底1和外延层3之间的晶格失配度较低，有利于降低LED外延片中的应力。
[0039]进一步地，所述量子阱层包括多个层叠的垒阱层，所述垒阱层包括InGaN层和GaN
层。
[0040]由上描述可知，将所述量子阱层设置成超晶格结构有利于降低LED外延片的应力集中对LED外延片性能的影响。
[0041]进一步地，所述应力抵消层2的热膨胀系数为3
‑
4.12*10
‑
6/K。
[0042]由上描述可知，上述设置提供一种简单高效的应力抵消层2结构。
[0043]进一步地，所述量子阱层包括15个层叠的垒阱层。
[0044]进一步地，所述应力抵消层的厚度为0.015
‑
0.15μm。
[0045]本技术提供的低应力的GaN基LED外延片的应用背景为：在LED外延片中应力集中或较大时。
[0046]实施例一
[0047]请参照图2，一种低应力的GaN基LED外延片，包括衬底1、应力抵消层2和GaN基的外延层3；
[0048]所述应力抵消层2设置在衬底1的反面，所述外延层3设置在衬底1的正面；
[0049]所述应力抵消层2的热膨胀系数小于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低应力的GaN基LED外延片，其特征在于，包括衬底、应力抵消层和GaN基的外延层；所述应力抵消层设置在衬底的反面，所述外延层设置在衬底的正面；所述应力抵消层的热膨胀系数小于外延层的热膨胀系数；所述应力抵消层的厚度为0.01μm
‑
0.2μm；所述外延层包括依次层叠的buffer层、N型GaN层、量子阱层和掺杂Mg元素的P型GaN层；所述P型GaN层在buffer层远离衬底的一侧。2.根据权利要求1所述的低应力的GaN基LED外延片，其特征在于，所述应力抵消层的材质为AlN或SiC。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：贺卫群，刘恒山，马昆旺，邹声斌，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：