一种制造技术

本发明专利技术提供一种

【技术实现步骤摘要】
一种LED芯片及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体光电
，具体涉及一种
LED
芯片及其制备方法
。

技术介绍

[0002]三元合金
I nGaN
被广泛用作氮化物发光二极管中的
I nGaN
量子阱层的材料
。
目前，采用低
I n
组分的
I nGaN
量子阱层的蓝光和绿光得到
LED
芯片的发展已日益成熟，而为了使
LED
芯片的发光颜色达到红色，
I nGaN
量子阱层中的
I n
含量至少需要增加到
25
～
35
％
。
但是由于在
N
型
GaN
层表面生长
N
型
I nGaN
六棱锥层以及在
N
型
I nGaN
六棱锥层表面生长发光量子阱层时，
I nN
与
GaN
之间存在晶格失配，使得晶格之间存在应力，这导致
N
型
I nGaN
六棱锥层和
/
或发光量子阱层的晶体质量下降，难以得到高
I n
含量的
I nGaN
量子阱层，从而难以实现良好的红光
LED。
[0003]为了实现高
I n
含量的红光
LED
，目前已提出多种方法，使用多孔层作为后续外延
LED
结构的支撑层，可以很好地减小多孔层上的外延层中的应力，提高
I n
的掺入；以及使用多孔层和无孔层交替排列形成反射层结构达到减小外延层应力以及提高光提取效率的目的；还有使用图形化的衬底，比如半球形
、
水平三棱柱条纹的图形化衬底，在低
I n
含量的
N
型
I nGaN
六棱锥层上外延发光量子阱层，使得在
N
型
I nGaN
六棱锥层和发光量子阱层中的
I nGaN
量子阱层之间的晶格失配减小；以及通过
GaN
六棱锥层和
I nGaN
六棱台层生长高
I n
组分的
I nGaN
红光
LED
，但是这些方法也仍然难以达到
25
～
35
％的
I n
含量
。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中难以得到高
I n
含量的
I nGaN
量子阱层，从而难以实现良好的红光
LED
的缺陷，从而提供一种
LED
芯片及其制备方法
。
[0005]本专利技术提供一种
LED
芯片，包括：层叠的半导体衬底层
、
半导体缓冲层以及
N
型
GaN
层，所述
N
型
GaN
层远离所述半导体衬底层一侧的部分厚度中具有多孔
GaN
区域，所述多孔
GaN
区域具有若干孔；
N
型
I nGaN
六棱锥层，阵列排布于所述多孔
GaN
区域上
。
[0006]可选的，所述多孔
GaN
区域的数量为多个，阵列排布于所述
N
型
GaN
层远离所述半导体衬底层一侧的部分厚度中；所述
N
型
I nGaN
六棱锥层与所述多孔
GaN
区域一一对应
。
[0007]可选的，所述
LED
芯片还包括：介电掩膜层，位于所述
N
型
GaN
层远离所述半导体衬底层的一侧；所述介电掩膜层具有在厚度方向上贯穿所述介电掩膜层且阵列排布的开口，所述
N
型
I nGaN
六棱锥与所述开口一一对应；所述
N
型
I nGaN
六棱锥层包括一体成型的锥体部和柱体部，所述柱体部设置于所述开口中，所述锥体部位于所述柱体部的一端，所述锥体部与所述柱体部的分型端面与所述介电掩膜层远离所述半导体衬底层一侧表面齐平
。
[0008]可选的所述柱体部的直径为
300nm
‑
800nm
；所述锥体部的高度为
300nm
‑
900nm。
[0009]可选的，所述多孔
GaN
区域的数量为一个，完全占据所述
N
型
GaN
层中远离所述半导体衬底层一侧的部分厚度中；所述
N
型
I nGaN
六棱锥层在所述多孔
GaN
区域上阵列排布
。
[0010]可选的，还包括：
N
型
I nGaN
层，位于所述多孔
GaN
区域远离所述半导体衬底层一侧
表面，所述
N
型
I nGaN
六棱锥层在所述
N
型
I nGaN
层远离所述半导体衬底层一侧表面阵列排布
。
[0011]可选的，还包括：介电掩膜层，位于所述
N
型
I nGaN
层远离所述半导体衬底层一侧；所述介电掩膜层具有在厚度方向上贯穿所述介电掩膜层且阵列排布的开口，所述
N
型
I nGaN
六棱锥层与所述开口一一对应；所述
N
型
I nGaN
六棱锥层包括一体成型的锥体部和柱体部，所述柱体部设置于所述开口中，所述锥体部位于所述柱体部的一端，所述锥体部与所述柱体部的分型端面与所述介电掩膜层远离所述半导体衬底层一侧表面齐平
。
[0012]可选的所述柱体部的直径为
300nm
‑
800nm
；所述锥体部的高度为
300nm
‑
900nm。
[0013]可选的，所述多孔
GaN
区域的孔隙率为
30
％
‑
70
％；所述孔的直径为
20nm
‑
100nm。
[0014]可选的，所述孔的深度为所述
N
型
GaN
层的厚度的
10
％
‑
80
％；所述孔的深度为
100nm
‑
1.6
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
LED
芯片，包括：层叠的半导体衬底层
、
半导体缓冲层以及
N
型
GaN
层，其特征在于，所述
N
型
GaN
层远离所述半导体衬底层一侧的部分厚度中具有多孔
GaN
区域，所述多孔
GaN
区域具有若干孔；
N
型
InGaN
六棱锥层，阵列排布于所述多孔
GaN
区域上
。2.
根据权利要求1所述的
LED
芯片，其特征在于，所述多孔
GaN
区域的数量为多个，阵列排布于所述
N
型
GaN
层远离所述半导体衬底层一侧的部分厚度中；所述
N
型
InGaN
六棱锥层与所述多孔
GaN
区域一一对应
。3.
根据权利要求2所述的
LED
芯片，其特征在于，所述
LED
芯片还包括：介电掩膜层，位于所述
N
型
GaN
层远离所述半导体衬底层的一侧；所述介电掩膜层具有在厚度方向上贯穿所述介电掩膜层且阵列排布的开口，所述
N
型
InGaN
六棱锥与所述开口一一对应；所述
N
型
InGaN
六棱锥层包括一体成型的锥体部和柱体部，所述柱体部设置于所述开口中，所述锥体部位于所述柱体部的一端，所述锥体部与所述柱体部的分型端面与所述介电掩膜层远离所述半导体衬底层一侧表面齐平
。4.
根据权利要求3所述的
LED
芯片，其特征在于，所述柱体部的直径为
300nm
‑
800nm
；所述锥体部的高度为
300nm
‑
900nm。5.
根据权利要求1所述的
LED
芯片，其特征在于，所述多孔
GaN
区域的数量为一个，完全占据所述
N
型
GaN
层中远离所述半导体衬底层一侧的部分厚度中；所述
N
型
InGaN
六棱锥层在所述多孔
GaN
区域上阵列排布
。6.
根据权利要求5所述的
LED
芯片，其特征在于，还包括：
N
型
InGaN
层，位于所述多孔
GaN
区域远离所述半导体衬底层一侧表面，所述
N
型
InGaN
六棱锥层在所述
N
型
InGaN
层远离所述半导体衬底层一侧表面阵列排布
。7.
根据权利要求6所述的
LED
芯片，其特征在于，还包括：介电掩膜层，位于所述
N
型
InGaN
层远离所述半导体衬底层一侧；所述介电掩膜层具有在厚度方向上贯穿所述介电掩膜层且阵列排布的开口，所述
N
型
InGaN
六棱锥层与所述开口一一对应；所述
N
型
InGaN
六棱锥层一体成型的包括锥体部和柱体部，所述柱体部所述于所述开口中，所述锥体部位于所述柱体部的一端，所述锥体部与所述柱体部的分型端面与所述介电掩膜层远离所述半导体衬底层一侧表面齐平
。8.
根据权利要求7所述的
LED
芯片，其特征在于，所述柱体部的直径为
300nm
‑
800nm
；所述锥体部的高度为
300nm
‑
900nm。9.
根据权利要求1‑8中任一项所述的
LED
芯片，其特征在于，所述多孔
GaN
区域的孔隙率为
30
％
‑
70
％；所述孔的直径为
20nm
‑
100nm。10.
根据权利要求1‑8中任一项所述的
LED
芯片，其特征在于，所述孔的深度为所述
N
型
GaN
层的厚度的
10
％
‑
80
％；所述孔的深度为
100nm
‑
1.6
μ
m
；所述
N
型
GaN
层的厚度为1μ
m
‑2μ
m。11.
根据权利要求1‑8中任一项所述的
LED
芯片，其特征在于，所述
N
型
GaN
层中掺杂有
Si
，所述多孔
GaN
区域的
Si
掺杂浓度比所述
N
型
GaN
层中的
Si
掺杂浓度高至少一个数量级
。12.
根据权利要求1‑8中任一项所述的
LED
芯片，其特征在于，还包括
:
发光量子阱层；位于所述
N
型
InGaN
六棱锥层远离所述半导体衬底层的一侧表面；所述发光量子阱层为交替的
...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢卫芳，包洋，王梦童，黄凯，李金钗，杨旭，张荣，
申请(专利权)人：嘉庚创新实验室，
类型：发明
国别省市：