[发明专利]LED外延结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管(LED)制造领域，特别是涉及一种LED外延片及其制备方法。

背景技术

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。

发明内容

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，本发明提供一种能解决上述问题的LED外延结构及其制备方法。

本发明提供一种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合。

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，本发明还提供一种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；