一种LED外延片及其制造方法技术

本发明专利技术揭露了一种LED外延片及其制造方法，LED外延片的制造方法，包括：提供衬底；在所述衬底上生长第一氮化镓层；在所述第一氮化镓层生长应力释放层；在所述应力释放层生长保护层，所述保护层晶格结构与第一氮化镓层一致；在所述保护层上生长第二氮化镓层，同时，所述应力释放层被分解形成晶格结构被破坏的应力释放层。晶格结构被破坏的应力释放层消除了所述保护层和第一氮化镓层的相互作用；所述保护层晶格结构与第一氮化镓层一致，为第二氮化镓层生长提供模板。因而第二氮化镓层能生长较厚的厚度，解决了现有的在硅衬底上生长氮化镓材料的方法无法有效消除氮化镓材料中形成裂纹的问题，提升了器件的性能和良率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及LED制造
，尤其涉及一种LED外延片及其制造方法。
技术介绍
绿色环保是现代照明发展的一个重要趋势，LED技术的诞生和发展正在引发第二次照明革命。与传统光源相比，LED具有寿命长、光效高、功耗低、体积小、自由集成等优势。在户外显示、景观照明、电视背光、室内照明等应用领域逐渐取代传统光源成为主流。目前，LED都是采用外延生长的方法制作在衬底上，这是因为自然界中没有天然的氮化镓材料。常用的衬底材料有蓝宝石、碳化硅(SiC)、硅(Si)等。这其中，蓝宝石衬底由于合适的价格、成熟的加工技术，在发光二极管中得到了广泛的应用，占据了市场中大量的份额。但是蓝宝石的热导率非常低，只有0.5W/cmK，在高电流密度工作下的LED，如果产生的热量不能迅速从器件传导出来，将导致器件发光效率降低甚至失效。碳化硅和氮化镓的晶格常数接近，这两种材料的晶格失配只有3%，因此在SiC衬底上更容易获得结晶质量高的GaN材料。但是碳化硅衬底制作成本高、加工相对不成熟，导致价格远远高于蓝宝石，只有少数几家LED公司使用。娃衬底价格最便宜，而且娃衬底的生长、加工工艺最成熟，能制作的衬底尺寸最大，因此也是一种潜力较大的衬底。在娃衬底上外延生长氮化镓材料的难点在于GaN和娃衬底的热膨胀系数有很大差异，超过I微米后外延的GaN层从生长时的高温降低到室温时会产生很多裂纹，最终导致外延的GaN材料缺陷过多无法使用。而通常在制作蓝绿光LED时需要氮化镓材料的厚度要在3微米以上。针对这个问题，有很多研究者提出了不同的方案:在氮化镓生长的中间插入一个低温的氮化铝层，可以有效消除这种裂纹；但是这种低温氮化铝层上面的氮化镓厚度也有限，只能保证上面的氮化镓厚度在I微米。通过插入多层低温AlN层可以提供更厚的无裂纹氮化镓，但是增加了工艺的复杂程度和成本。另一种方法是预先在硅衬底上制作好与最终LED尺寸相同的图形，使每一个LED芯片预先分开，也可以降低裂纹的数量，但是也增加了工艺的复杂度和成本。
技术实现思路
本专利技术提供一种LED外延片及其制造方法，以解决硅衬底上生长的氮化镓材料中产生裂纹的问题。为解决以上问题，本专利技术提供一种LED外延片的制造方法，包括:提供衬底；在所述衬底上生长第一氮化镓层；在所述第一氮化镓层生长应力释放层；在所述应力释放层生长保护层，所述保护层晶格结构与第一氮化镓层一致；在所述保护层上生长第二氮化镓层，同时，所述应力释放层被分解形成晶格结构被破坏的应力释放层。可选的，在生长第一氮化镓层之前还包括在所述衬底上生长氮化铝层的步骤。可选的，在衬底上生长氮化铝缓冲层前还包括:将衬底在1000°C 1200°C的温度下，在氢气环境中烘烤。可选的，利用MOCVD工艺生长所述氮化铝缓冲层、第一氮化镓层、应力释放层、保护层和第二氮化镓层。可选的，所述氮化铝缓冲层的生长工艺在1000°C 1200°C的温度下进行，工艺气体为三甲基铝和氨气，生长的氮化铝缓冲层的厚度为10nnT200nm。可选的，所述第一氮化镓层的生长工艺在1000°C 1200°C的温度下进行，工艺气体为三甲基镓和氨气，生长的第一氮化镓层的厚度为200nnTl000nm。可选的，所述应力释放层的材质为氮化铟镓。可选的，所述氮化铟镓的生长在500°C 800°C的温度下进行，工艺气体为三甲基铟、三甲基镓和氨气，其中铟的物质的量大于等于铟和镓总物质的量的10%，生长氮化铟镓的厚度为 200nnTl000nm。可选的，所述保护层的材质为氮化铝镓。可选的，所述氮化铝镓的生长在500°C 800°C的温度下进行，其中铝的物质的量大于等于铝和镓总物质的量的20%，生长氮化铝镓的厚度为100nnT500nm。可选的，其特征在于，所述第二氮化镓层的生长工艺在1000°C 1200°C的温度下进行，工艺气体为三甲基铝和氨气，生长的第二氮化镓层的厚度为2000nnTl0000nm。本专利技术的另一面还提供一种LED外延片，利用上述的LED外延片的制造方法形成，包括:衬底、依次生长于所述衬底上的第一氮化镓层、晶格结构被破坏的应力释放层、保护层和第二氮化镓层。可选的，在所述衬底和第一氮化镓层间还包括氮化铝缓冲层。可选的，所述晶格结构被破坏的应力释放层的厚度为lOnnTlOOOnm。可选的，所述保护层的厚度为100nnT500nm。可选的，所述保护层的材质为氮化铝镓。可选的，所述氮化铝镓中铝的物质的量大于等于铝和镓总物质的量的20%。可选的，第二氮化镓层的厚度2000nnTl0000nm。本专利技术提供一种LED外延片及其制造方法，所述LED外延片包括:衬底、依次生长于所述衬底上的第一氮化镓层、应力释放层、保护层和第二氮化镓层。由于所述应力释放层在生长第二氮化镓层的温度下分解，其晶体结构被破坏，因而消除了所述保护层和第一氮化镓层的相互作用，使得在保护层上生长的第二氮化镓层能达到更厚的厚度，解决了现有的在硅衬底上生长氮化镓材料的方法无法有效消除氮化镓材料中形成裂纹的问题，提升了器件的性能和良率。附图说明图1为本专利技术实施例的LED外延片的制造方法的流程图；图2A 2F为本专利技术实施例的LED外延片的制造方法的各步骤的剖面结构示意图。具体实施方式在
技术介绍
中已经提及，由于现有的在硅衬底上生长氮化镓材料的方法无法有效消除氮化镓材料中形成裂纹的问题，制约了氮化镓材料的厚度，并影响器件的性能和良率。为此，本专利技术提供一种LED外延片及其制造方法，所述LED外延片包括:衬底、依次生长于所述衬底上第一氮化镓层、应力释放层、保护层和第二氮化镓层。由于所述应力释放层在生长第二氮化镓层的温度下分解，其晶体结构被破坏，因而消除了所述保护层和第一氮化镓层的相互作用，使得在保护层之上生长的第二氮化镓层能达到更厚的厚度。下面将结合附图对本专利技术进行更详细的描述，其中表示了本专利技术的优选实施例，应所述理解本领域技术人员可以修改在此描述的本专利技术，而仍然实现本专利技术的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本专利技术的限制。为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本专利技术由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本专利技术。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。请参考图1，其为本专利技术实施例提供的LED外延片制造方法的流程图，所述方法包括如下步骤:步骤S31，提供衬底；步骤S32，在所述衬底上生长第一氮化镓层；步骤S33，在所述第一氮化镓层生长应力释放层；步骤S34，在所述应力释放层生长保护层，所述保护层晶格结构与第一氮化镓层一致；步骤S35，在所述保护层上生长第二氮化镓层，同时，所述应力释放层被分解形成晶格结构被破坏的应力释放层。优选的，在生长第一氮化镓层前，还在衬底上生长了氮化铝缓冲层。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED外延片的制造方法，包括：提供衬底；在所述衬底上生长第一氮化镓层；在所述第一氮化镓层生长应力释放层；在所述应力释放层生长保护层，所述保护层晶格结构与第一氮化镓层一致；在所述保护层上生长第二氮化镓层，同时，所述应力释放层被分解形成晶格结构被破坏的应力释放层。

【技术特征摘要】
1.一种LED外延片的制造方法，包括: 提供衬底； 在所述衬底上生长第一氮化镓层； 在所述第一氮化镓层生长应力释放层； 在所述应力释放层生长保护层，所述保护层晶格结构与第一氮化镓层一致； 在所述保护层上生长第二氮化镓层，同时，所述应力释放层被分解形成晶格结构被破坏的应力释放层。2.如权利要求1所述的LED外延片的制造方法，其特征在于，在生长第一氮化镓层之前还包括在所述衬底上生长氮化铝层的步骤。3.如权利要求2所述的LED外延片的制造方法，其特征在于，在衬底上生长氮化铝缓冲层前还包括:将衬底在1000°c 1200°c的温度下，在氢气环境中烘烤。4.如权利要求2所述的LED外延片的制造方法，其特征在于，利用MOCVD工艺生长所述氮化铝缓冲层、第一氮化镓层、应力释放层、保护层和第二氮化镓层。5.如权利要求2所述的LED外延片的制造方法，其特征在于，所述氮化铝缓冲层的生长工艺在1000°C 1200°c的温度下进行，工艺气体为三甲基铝和氨气，生长的氮化铝缓冲层的厚度为10nm 200nm。6.如权利要求4所述的LED外延片的制造方法，其特征在于，所述第一氮化镓层的生长工艺在1000°C 1200°C的温度下进行，工艺气体为三甲基镓和氨气，生长的第一氮化镓层的厚度为 200nnTl00 0nm。7.如权利要求4所述的LED外延片的制造方法，其特征在于，所述应力释放层的材质为氮化铟镓。8.如权利要求7所述的LED外延片的制造方法，其特征在于，所述氮化铟镓的生长在5000C 800°C的温度下进行，工艺气体为三甲基铟、三甲基镓和氨气，其中铟的物质的量大...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱学亮，于洪波，
申请(专利权)人：映瑞光电科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：