LED外延结构及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种LED外延结构。所述LED外延结构包括自下至上依次排列的衬底、缓冲层、牺牲层、N型氮化镓层、量子阱层和P型氮化镓层，所述牺牲层与所述量子阱层之间还具有一光屏蔽层，所述光屏蔽层为一层或多层无图形膜，或所述光屏蔽层包括若干图形化的子光屏蔽层和连接层，所述子光屏蔽层的图形相互配合，以使在对所述衬底进行激光剥离时从所述衬底方向入射的激光均能被所述子光屏蔽层阻挡。本发明专利技术同时提供了所述LED外延结构的制备方法。本发明专利技术在对所述LED外延结构在对所述衬底进行激光剥离时，所述光屏蔽层减少或阻止激光穿透所述光屏蔽层到达所述量子阱层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发光二极管(LED)制造领域，特别是涉及一种LED外延片及其制备方法。
技术介绍
氮化镓(GaN)材料为直接带隙半导体，带隙从1.8 6.2eV连续可调，是生产高亮度蓝、绿光和白光LED的首选材料，产品广泛应用于大屏幕彩色显示、车辆及交通信号、室内外装饰照明、景观装饰照明、标识标牌指示、太阳能路灯、智能交通控制和通用照明等工程以及手机、电脑、音响及家电产品的指示光源等。在目前的LED市场上，由于传统的平面电极结构的LED芯片中存着电流拥挤效应和发光面积小的问题，垂直电极结构的LED芯片成为主流解决方案之一。为了实现这种垂直结构，需要采用激光剥离实现衬底与发光外延层的分离。图1为现有技术LED外延结构的剖面示意图，如图1所示，现有技术先在衬底10上依次生长缓冲层11、牺牲层12、N型氮化镓(N-GaN)层131、量子阱层132以及P型氮化镓(P-GaN)层133等，N型氮化镓(N-GaN)层131、量子阱层132以及P型氮化镓(P-GaN)层133构成实现LED发光的发光外延层13 ；然后在用激光熔化缓冲层11和所述牺牲层12以实现衬底10与发光外延层13的剥离。但在激光剥离的过程中，由于缓冲层11、牺牲层12和N型氮化镓层131透光，激光会穿过缓冲层11、牺牲层12和N型氮化镓层131到达量子阱层132，造成量子阱层132的损伤，从而造成LED发光效率降低。因此，如何减少或避免剥离衬底时激光对量子阱层的光损伤，已成为本领域技术人员需要解决的问题。
技术实现思路
现有技术LED外延结构存在对其进行激光剥离时LED外延结构的量子阱层会出现光损伤的问题，本专利技术提供一种能解决上述问题的LED外延结构及其制备方法。本专利技术提供一种LED外延结构，其包括自下至上依次排列的衬底、缓冲层、牺牲层、N型氮化镓层、量子阱层和P型氮化镓层，其特征在于:所述牺牲层与所述量子阱层之间还具有一光屏蔽层，所述光屏蔽层对用于剥离衬底的激光的吸收率大于相同厚度的N型氮化镓材料层对激光的吸收率。进一步的，在所述LED外延结构中，所述光屏蔽层位于所述牺牲层和所述N型氮化镓层之间，或位于所述N型氮化镓层和所述量子阱层之间，或嵌于所述N型氮化镓层中。进一步的,在所述LED外延结构中,所述光屏蔽层具有粗糙表面。进一步的，在所述LED外延结构中，所述牺牲层的材料为氮化镓或氮化铝镓。进一步的，在所述LED外延结构中，所述光屏蔽层为一层或多层无图形膜。进一步的，在所述LED外延结构中，所述光屏蔽层的材料对激光的吸收率高于N型氮化镓对激光的吸收率。进一步的，在所述LED外延结构中，所述光屏蔽层的材料为氮化硼及氮化铝中的一种或其组合。进一步的，在所述LED外延结构中，所述光屏蔽层包括若干图形化的子光屏蔽层和连接层，所述子光屏蔽层的图形相互配合，以使在对所述衬底进行激光剥离时从所述衬底一侧入射的激光能够被所述子光屏蔽层阻挡，所述连接层位于若干所述子光屏蔽层之间，所述连接层的材料为氮化铝镓、氮化铝、氮化镓中的一种或几种的组合，所述子光屏蔽层的材料对激光的吸收率高于N型氮化镓对激光的吸收率。进一步的，在所述LED外延结构中，所述第一光屏蔽层的材料为氮化硼、氮化铝、光屏蔽金属、光屏蔽氧化物或光屏蔽聚合物中的一种或几种的组合，所述第二光屏蔽层的材料为氮化硼、氮化铝、光屏蔽金属、光屏蔽氧化物或光屏蔽聚合物中的一种或几种的组口 ο进一步的，在所述LED外延结构中，所述光屏蔽层包括一图形化的第一子光屏蔽层、一图形化的第二子光屏蔽层和一连接层，所述第一子光屏蔽层的图形和所述第二子光屏蔽层的图形的位置相互补，所述连接层位于所述第一子光屏蔽层和所述第二子光屏蔽层之间。进一步的，在所述LED外延结构中，所述第一子光屏蔽层和所述第二子光屏蔽层的横截面形状均为格子形。进一步的，本专利技术还提供一种LED外延结构的制备方法，其包括:提供衬底；在所述衬底上制备缓冲层；在所述缓冲层上制备牺牲层； 在所述牺牲层上制备N型氮化镓层；在所述N型氮化镓层上制备量子阱层；在所述量子阱层上制备P型氮化镓层；在所述衬底上制备缓冲层的步骤和在所述N型氮化镓层上制备量子阱层的步骤之间，还包括制备一光屏蔽层，所述光屏蔽层位于所述牺牲层与所述量子阱层之间，所述光屏蔽层对用于剥离衬底的激光的吸收率大于相同厚度的N型氮化镓材料层对激光的吸收率。进一步的，在所述LED外延结构的制备方法中，制备一光屏蔽层，所述光屏蔽层位于所述牺牲层与所述量子阱层之间的步骤包括在所述缓冲层上制备牺牲层的步骤和在所述牺牲层上制备N型氮化镓层的步骤之间，在所述牺牲层上制备所述光屏蔽层；或在所述牺牲层上制备N型氮化镓层的步骤和在所述N型氮化镓层上制备量子阱层的步骤之间，在所述N型氮化镓层上制备所述光屏蔽层；或在所述牺牲层上制备第一 N型氮化镓层；在所述第一 N型氮化镓层上制备所述光屏蔽层；在所述光屏蔽层上制备第二N型氮化镓层。进一步的，在所述LED外延结构的制备方法中，在制备所述光屏蔽层之前，对所述光屏蔽层直接沉积在其上的所述牺牲层、所述N型氮化镓层或所述第一 N型氮化镓层的表面进行粗化，使得制备的所述光屏蔽层具有粗糙表面。进一步的，在所述LED外延结构的制备方法中，所述光屏蔽层为一层或多层无图形膜，所述光屏蔽层的材料对激光的吸收率高于N型氮化镓对激光的吸收率。进一步的，在所述LED外延结构的制备方法中，所述光屏蔽层的材料为氮化硼及氮化铝中的一种或其组合。进一步的，在所述LED外延结构的制备方法中，所述光屏蔽层第一子光屏蔽层、第二子光屏蔽层和连接层，所述子光屏蔽层的图形互补，所述连接层的材料为氮化铝镓、氮化铝、氮化镓中的一种或几种的组合，所述子光屏蔽层的材料对激光的吸收率高于N型氮化镓对激光的吸收率，其中，制备所述光屏蔽层的步骤包括:生长一第一子光屏蔽层；在所述第一子光屏蔽层上生长一连接层；在所述连接层上生长一第二子光屏蔽层；进一步的，在所述LED外延结构的制备方法中，所述第一光屏蔽层的材料为氮化硼、氮化铝、光屏蔽金属、光屏蔽氧化物或光屏蔽聚合物中的一种或几种的组合，所述第二光屏蔽层的材料为氮化硼、氮化铝、光屏蔽金属、光屏蔽氧化物或光屏蔽聚合物中的一种或几种的组合。与现有技术相比，本专利技术提供的半导体器件及其制备方法具有以下优点:1.本专利技术的LED外延结构中，在所述牺牲层与所述量子阱层之间具有一可光屏蔽层，与现有技术相比较，所述光屏蔽层对激光具有较好的屏蔽效果，当对所述LED外延结构进行激光剥离时，所述光屏蔽层减少或阻止激光到达量子阱层而造成量子阱层的光损伤，从而保证量子阱层的发光效率。2.本专利技术的LED外延结构中，所述光屏蔽层为一层或多层无图形膜，所述光屏蔽层的材料为氮化硼及氮化铝中的一种或其组合，氮化硼和氮化铝对激光的吸收率高于N型氮化镓对激光的吸收率；并且，氮化硼和氮化铝的晶格与N型氮化镓的晶格相匹配，使得在光屏蔽层上生长的N型氮化镓层或量子阱层具有较好的晶格；另外，氮化硼和氮化铝的熔点高，耐高温性好，在用激光熔化缓冲层时，光屏蔽层能保持性能稳定而不被破坏。3.本专利技术的LED外延结构中，所述光屏蔽层包括若干图形化的子光屏蔽层和连接层，所述子光屏蔽层的图形相互配合，在对所述衬底进行激光剥离时，激光能够完全被阻挡而不会直接到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED外延结构，其包括自下至上依次排列的衬底、缓冲层、牺牲层、N型氮化镓层、量子阱层和P型氮化镓层，其特征在于：所述牺牲层与所述量子阱层之间还具有一光屏蔽层，所述光屏蔽层对用于剥离衬底的激光的吸收率大于相同厚度的N型氮化镓材料层对激光的吸收率。

【技术特征摘要】
1.一种LED外延结构，其包括自下至上依次排列的衬底、缓冲层、牺牲层、N型氮化镓层、量子阱层和P型氮化镓层，其特征在于:所述牺牲层与所述量子阱层之间还具有一光屏蔽层，所述光屏蔽层对用于剥离衬底的激光的吸收率大于相同厚度的N型氮化镓材料层对激光的吸收率。2.如权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于:所述光屏蔽层位于所述牺牲层和所述N型氮化镓层之间，或位于所述N型氮化镓层和所述量子阱层之间，或嵌于所述N型氮化镓层中。3.如权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于:所述光屏蔽层具有粗糙表面。4.如权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于:所述牺牲层的材料为氮化镓或氮化铝镓。5.如权利要求1至4中任一项所述的LED外延结构，其特征在于:所述光屏蔽层为一层或多层无图形膜。6.如权利要求5所述的LED外延结构，其特征在于:所述光屏蔽层的材料对激光的吸收率高于N型氮化镓对激光的吸收率。7.如权利要求6所述的LED外延结构，其特征在于:所述光屏蔽层的材料为氮化硼及氮化铝中的一种或其组合。8.如权利要求1至4中任一项所述的LED外延结构，其特征在于:所述光屏蔽层包括若干图形化的子光屏蔽层和连接层，所述子光屏蔽层的图形相互配合，以使在对所述衬底进行激光剥离时从所述衬底一侧入射的激光能够被所述子光屏蔽层阻挡，所述连接层位于若干所述子光屏蔽层之间，所述连接层的材料为氮化铝镓、氮化铝、氮化镓中的一种或几种的组合，所述子光屏蔽层的材料对激光的吸收率高于N型氮化镓对激光的吸收率。9.如权利要求8所述的LED外延结构，其特征在于:所述第一光屏蔽层的材料为氮化硼、氮化铝、光屏蔽金属、光屏蔽氧化物或光屏蔽聚合物中的一种或几种的组合，所述第二光屏蔽层的材料为氮化硼、氮化铝、光屏蔽金属、光屏蔽氧化物或光屏蔽聚合物中的一种或几种的组合。10.如权利要求8所述的LED外延结构，其特征在于:所述光屏蔽层包括一图形化的第一子光屏蔽层、一图形化的第二子光屏蔽层和一连接层，所述第一子光屏蔽层的图形和所述第二子光屏蔽层的图形的位置相互补，所述连接层位于所述第一子光屏蔽层和所述第二子光屏蔽层之间。11.如权利要求10所述的LED外延结构，其特征在于:所述第一子光屏蔽层和所述第二子光屏蔽层的横截面形状均为格子形。12.—种LED外延结构的制备方法，其包括: 提供衬底； 在所述衬底上制备缓冲层； 在所述缓冲层上制备牺牲层； 在所述牺牲层上制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈勇，
申请(专利权)人：光达光电设备科技嘉兴有限公司，
类型：发明
国别省市：