[发明专利]LED外延片、LED结构及LED结构的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管(light emitting diode，LED)技术领域，特别涉及一种LED外延片、LED结构及LED结构的形成方法。

背景技术

近年来，LED以其寿命长、发光效率高、体积小、坚固耐用、颜色丰富，被广泛应用于显示屏、背光源、特种照明等领域。LED的核心是LED外延片，其主要结构包括：衬底、缓冲层、N型半导体层、发光层、电子阻挡层、P型半导体层。作为LED外延片核心的发光层介于N型半导体层与P型半导体层之间，使P型半导体层和N型半导体层的界面构成的PN结。然而由于Al₂O₃(蓝宝石)或SiC衬底非常昂贵，因此目前的LED非常昂贵。

因此如何在其他更便宜的衬底之上制造LED器件就成为了亟待解决的问题。由于Si材料便宜，工艺成熟，且有大直径晶圆，因此，目前出现了很多基于Si材料的应用，如光电、微波等应用需要用到不同的材料，如GaN等。但是由于Si材料和这些III-V族化合物半导体材料存在很大的热应力失配，热应力失配将在较大外延厚度时会引起薄膜出现龟裂(Crack)，外延出来的薄膜质量不佳，因此限制了薄膜的生长厚度和生长质量，导致Si材料衬底不能很好地应用在LED器件中。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别提出了一种LED外延片、LED结构及LED结构的形成方法。

为达到上述目的，本发明一方面提出了一种发光二极管LED外延片，包括：衬底；形成在所述衬底顶层之上的第一多孔结构层；形成在所述第一多孔结构层之上的第二多孔结构层，其中，所述第二多孔结构层中的孔隙率和孔径均小于所述第一多孔结构层中的孔隙率和孔径；和形成在所述第二多孔结构层之上的LED结构层，其中，所述LED结构层之中至少包括第一型半导体层、发光层和第二型半导体层。

在本发明的一个实施例中，还包括：形成在所述第二多孔结构层和所述LED结构层之间的图形化结构层。

在本发明的一个实施例中，还包括：形成在所述第一多孔结构层和所述衬底之间的第三多孔结构层，所述第三多孔结构层中的孔隙率和孔径均小于所述第一多孔结构层中的孔隙率和孔径。

在本发明的一个实施例中，所述第一多孔结构层中包括多个第一区域和间隔在所述两个第一区域之间的第二区域，其中，所述第一区域的孔隙率及孔径均大于所述第二区域的孔隙率及孔径。

在本发明的一个实施例中，还包括：形成在所述第二多孔结构层和所述LED结构层之间的AlN缓冲层。

本发明另一方面还提出了一种LED外延片的形成方法，包括以下步骤：提供衬底；在所述衬底顶层之上形成第一多孔结构层和第二多孔结构层，其中，所述第二多孔结构层中的孔隙率和孔径均小于所述第一多孔结构层中的孔隙率和孔径；和在所述第二多孔结构层之上形成LED结构层，其中，所述LED结构层之中至少包括第一型半导体层、发光层和第二型半导体层。

在本发明的一个实施例中，还包括：在所述第二多孔结构层和所述LED结构层之间形成至少一层图形化结构层。

在本发明的一个实施例中，还包括：在所述第一多孔结构层和所述衬底之间形成第三多孔结构层，其中，所述第三多孔结构层中的孔隙率和孔径均小于所述第一多孔结构层中的孔隙率和孔径。

在本发明的一个实施例中，所述第一多孔结构层中包括多个第一区域和间隔在所述两个第一区域之间的第二区域，其中，所述第一区域的孔隙率及孔径均大于所述第二区域的孔隙率及孔径。

在本发明的一个实施例中，还包括：在所述第二多孔结构层和所述LED结构层之间形成AlN缓冲层。

本发明实施例再一方面还提出了一种LED结构的形成方法，包括：通过以上所述的方法形成LED外延片；在所述LED外延片的第二型半导体层之上形成第二电极；将所述外延片翻转并转移至基板；去除所述外延片中的第一多孔结构层和第二多孔结构层及所述衬底以暴露所述第一型半导体层；在所述第一型半导体层之上形成第一电极层。

在本发明的一个实施例中，所述去除外延片中的第一多孔结构层和第二多孔结构层及衬底进一步包括：剥离所述外延片中的所述衬底，并继续在所述衬底之上重新生成新的多孔结构层及LED结构层以形成新的外延片；去除所述第一多孔结构层和所述第二多孔结构层。

在本发明的一个实施例中，所述基板为金属基板，所述第一电极层为透明电极。

在本发明的一个实施例中，还包括：在所述金属基板之上形成反光层。

在本发明的一个实施例中，所述基板为玻璃基板。