基于图形化衬底的制造技术

本发明专利技术公开了一种基于图形化衬底的

【技术实现步骤摘要】
基于图形化衬底的LED外延片及其制备方法、LED


[0001]本专利技术涉及半导体光电器件领域，尤其涉及一种基于图形化衬底的
LED
外延片及其制备方法
、LED。

技术介绍

[0002]目前，
GaN
基发光二极管已经大量应用于固态照明领域以及显示领域，吸引越来越多的人关注
。
外延结构对发光二极管的光电性能具有很大影响
。
在发光二极管外延片中，量子阱有源区发出的光经过
GaN
与蓝宝石衬底界面
、
蓝宝石衬底与空气界面时都会发生全反射，导致倒装
LED
的光提取效率降低
。
为增加
LED
发光二极管的发光效率，现阶段开发出蓝宝石和
SiO2复合衬底，在复合衬底中，空气的折射率为
1、
蓝宝石的折射率为
1.78、GaN
的折射率为
2.46、SiO2的折射率为
1.45
，蓝宝石和空气的折射率相差较大，全发射临界角大，而
SiO2与空气之间的折射率相差较小，全反射临界角也较小，有更多倒装
LED
有源区内发出的光能够进入到空气中，提高了
LED
的光提取效率
。
但现有的蓝宝石与
SiO2复合衬底还存在以下问题：
(1)SiO2中的
Si
原子容易在高温中扩散，影响发光二极管的晶格质量；
(2)
>外延只能在裸露的蓝宝石
C
面上开始进行垒晶，逐渐填平图形，导致在与衬底接触侧面，会有位错缺陷，并且在填平后图形顶端，会留有严重的位错缺陷，缺陷还会延伸至多量子阱区，影响发光效率，甚至延伸至顶端，影响外延片表面平整度，降低抗静电能力
。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种基于图形化衬底的
LED
外延片及其制备方法，其可提升
LED
外延片的晶格质量，提高发光效率，减少位错缺陷，提高抗静电能力
。
[0004]本专利技术还要解决的技术问题在于，提供一种基于图形化衬底的
LED
，其发光效率高
、
抗静电能力高
。
[0005]为了解决上述问题，本专利技术公开了一种基于图形化衬底的
LED
外延片，包括蓝宝石
‑
SiO2复合图形化衬底和依次设于所述蓝宝石
‑
SiO2复合图形化衬底上的图形化衬底处理层
、
衬底图形填平层
、
位错湮灭层
、
本征
GaN
层
、N
‑
GaN
层
、
多量子阱层
、
电子阻挡层和
P
‑
GaN
层；
[0006]其中，所述图形化衬底处理层包括
AlN
层；
[0007]所述衬底图形填平层为三维
AlGaN
生长层和二维
GaN
填平层交替层叠生长形成的周期性结构，周期数为
10
‑
40
；
[0008]所述位错湮灭层包括依次生长的第一
AlN
层
、InN
层和第二
AlN
层
。
[0009]作为上述技术方案的改进，所述蓝宝石
‑
SiO2复合图形化衬底包括蓝宝石衬底以及覆盖于所述蓝宝石衬底上的多个阵列分布的微尺寸
SiO2图形；
[0010]其中，所述微尺寸
SiO2图形的高度为
1.5
μ
m
‑2μ
m。
[0011]作为上述技术方案的改进，所述三维
AlGaN
生长层中
Al
组分的占比为
0.5
‑
0.7。
[0012]作为上述技术方案的改进，所述
AlN
层的厚度为
4nm
‑
60nm
；
[0013]单个所述三维
AlGaN
生长层的厚度为
10nm
‑
50nm
，单个所述二维
GaN
填平层的厚度为
50nm
‑
200nm
；
[0014]所述第一
AlN
层的厚度为
5nm
‑
20nm
，所述
InN
层的厚度为
2nm
‑
5nm
，所述第二
AlN
层的厚度为
5nm
‑
20nm。
[0015]作为上述技术方案的改进，对所述蓝宝石
‑
SiO2复合图形化衬底通入
NH3进行退火处理，退火温度为
1100℃
‑
1150℃
，退火压力为
100torr
‑
500torr
，退火时间为
10s
‑
1min。
[0016]相应的，本专利技术还公开了一种基于图形化衬底的
LED
外延片的制备方法，用于制备上述的基于图形化衬底的
LED
外延片，其包括：
[0017]提供蓝宝石
‑
SiO2复合图形化衬底，在所述蓝宝石
‑
SiO2复合图形化衬底上的图形化衬底处理层
、
衬底图形填平层
、
位错湮灭层
、
本征
GaN
层
、N
‑
GaN
层
、
多量子阱层
、
电子阻挡层和
P
‑
GaN
层；
[0018]其中，所述图形化衬底处理层包括
AlN
层；
[0019]所述衬底图形填平层为三维
AlGaN
生长层和二维
GaN
填平层交替层叠生长形成的周期性结构，周期数为
10
‑
40
；
[0020]所述位错湮灭层包括依次生长的第一
AlN
层
、InN
层和第二
AlN
层
。
[0021]作为上述技术方案的改进，所述
AlN
层的生长温度为
800℃
‑
900℃
，生长压力为
100torr
‑
500torr
，生长时采用的载气为
H2和
N2的混合气，其中
H2和
N2的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于图形化衬底的
LED
外延片，其特征在于，包括蓝宝石
‑
SiO2复合图形化衬底和依次设于所述蓝宝石
‑
SiO2复合图形化衬底上的图形化衬底处理层
、
衬底图形填平层
、
位错湮灭层
、
本征
GaN
层
、N
‑
GaN
层
、
多量子阱层
、
电子阻挡层和
P
‑
GaN
层；其中，所述图形化衬底处理层包括
AlN
层；所述衬底图形填平层为三维
AlGaN
生长层和二维
GaN
填平层交替层叠生长形成的周期性结构，周期数为
10
‑
40
；所述位错湮灭层包括依次生长的第一
AlN
层
、InN
层和第二
AlN
层
。2.
如权利要求1所述的基于图形化衬底的
LED
外延片，其特征在于，所述蓝宝石
‑
SiO2复合图形化衬底包括蓝宝石衬底以及覆盖于所述蓝宝石衬底上的多个阵列分布的微尺寸
SiO2图形；其中，所述微尺寸
SiO2图形的高度为
1.5
μ
m
‑2μ
m。3.
如权利要求1所述的基于图形化衬底的
LED
外延片，其特征在于，所述三维
AlGaN
生长层中
Al
组分的占比为
0.5
‑
0.7。4.
如权利要求1所述的基于图形化衬底的
LED
外延片，其特征在于，所述
AlN
层的厚度为
4nm
‑
60nm
；单个所述三维
AlGaN
生长层的厚度为
10nm
‑
50nm
，单个所述二维
GaN
填平层的厚度为
50nm
‑
200nm
；所述第一
AlN
层的厚度为
5nm
‑
20nm
，所述
InN
层的厚度为
2nm
‑
5nm
，所述第二
AlN
层的厚度为
5nm
‑
20nm。5.
如权利要求1‑4任一项所述的基于图形化衬底的
LED
外延片，其特征在于，对所述蓝宝石
‑
SiO2复合图形化衬底通入
NH3进行退火处理，退火温度为
1100℃
‑
1150℃
，退火压力为
100torr
‑
500torr
，退火时间为
10s
‑
1min。6.
一种基于图形化衬底的
LED
外延片的制备方法，用于制备如权利要求1‑5任一项所述的基于图形化衬底的
LED
外延片，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彩霞，印从飞，程金连，刘春杨，胡加辉，金从龙，
申请(专利权)人：江西兆驰半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：