[实用新型]一种发光二极管外延片

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种半导体发光部件，尤其涉及一种发光二极管外延片。

背景技术

提高发光二极管发光提取效率是发光二极管技术进步必须要解决的问题之一，由于无机半导体材料和空气的折射率相差较大，导致二者界面的全反射临界只有23°左右，因此，由有源层发出的光被大部分被全反射回外延层，这样经过多次的内部反射和有源层对反射光的再吸收过程，出光效率大大降低，目前，为了提高发光效率，一些人对发光二极管的发光面进行粗糙化，即利用激光辐照，腐蚀或刻蚀的办法使得表面形成粗糙层，从而提高出光效率。

在发光二极管外延片工作过程中，静电释放会以极高的强度很迅速低地发生，放电电流经过发光二极管的PN结时，产生的焦耳热会使得芯片PN两极之间局部介质熔融，造成PN结短路或者漏电，从而造成发光二极管器件突发性失效或者潜在失效。因此，必须引入新的结构防止ESD对器件的损伤。

实用新型内容

为解决上述技术，本实用新型提供一种发光二极管外延片，可以提高发光二极管的出光效率，并引入新的结构防止ESD对器件的损伤。为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种发光二极管外延片，包括：

Si衬底层；

图形层，所述图形层具有纳米凸起图形，所述纳米凸起图形之间具有空隙间隔，所述图；

外延层；

接触层，所述接触层包括低In组分的低掺杂n型In_0.05Ga_0.95N层和高In组分的高掺杂n型In_0.1Ga_0.9N层。进一步，所述纳米凸起图形的横截面形状为三角形、多边形或圆形。

进一步，所述纳米凸起图形的横截面形状为三角形、多边形或圆形。

进一步，所述纳米凸起图形的顶部具有平台。

进一步，所述纳米凸起图形的宽度为0.05um，高度为1um，所述纳米凸起图形之间的空隙间隔的宽度为0.5um。

进一步，所述外延层包括氮化镓基缓冲层，非掺杂氮化镓层，n型氮化镓基层，多量子阱层，p型铝镓氮层，p型氮化镓层。

在本实用新型提供的发光二极管外延片在衬底与外延层之间具有一层具有纳米凸起图形的图形层，图形层具有粗糙的表面，可以对外延层向下射出的光通过散射效应反射到上表面，从而提高了光提取效率；另外，外延层覆盖所述图形层的纳米凸起图形的顶部，图形层的纳米凸起图形之间是保留空隙间隔的，所以该空隙间隔形成空气泡，由于空气与图形层的材料之间存在较大的折射率差，因此当该发光二极管外延片用于平面结构发光二极管芯片或不需要剥离的垂直结构发光二极管芯片时，该空气泡会对外延层向下出射的光有较强的散射和反射作用，从而可以大大提高发光二极管的出光效率和外量子效率。通过采用低In组分的低掺杂n型In_xGa_1-xN层和高In组分的高掺杂n型In_xGa_1-xN层，在双层式接触层结构中因为掺杂的浓度差而在界面产生调制参杂结构，由ESD引起的瞬间高压放电所产生的的电荷在调制掺杂结构中形成二维空穴气，从而放散降低了瞬间放电产生的瞬间电流密度，进一步减小了ESD对器件结构的破坏力，提高了器件的抗静电能力。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型的一种具体实施方式的图形层纳米凸起图形的横截面形状示意图

其中：1-Si衬底层，2-氮化镓基缓冲层，3-非掺杂氮化镓层，4-n型氮化镓基层，5-多量子阱层，6-p型铝镓氮层，7-p型氮化镓层，8-接触层，9-图形层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1和图2所示，其结构从下至上依次为Si衬底层、图形层、氮化镓基缓冲层、非掺杂氮化镓层、n型氮化镓基层、多量子阱层、p型铝镓氮层、p型氮化镓层和接触层。

选取Si作为衬底。

然后在衬底1上制备图形层9，图形层9通过化学气相沉积或者物理气相沉积工艺沉积，在生长过程中，通过对化学气相沉积或者物理气相沉积工艺中环境的控制，使图形层9的氧化锌原子自团簇，直接沉积形成纳米凸起图形，纳米凸起之间具有空隙间隔。然后通过控制纵向和横向生长速度比，使得所述纳米凸起图形的宽度为0.05um，高度为1um，所述纳米凸起图形之间的空隙间隔的宽度为0.5um。纳米凸起图形顶部出现平台，呈现柱形。然后再在图形层9上设置外延层和接触层8。

在530℃生长20nm厚度的低温氮化镓基缓冲层，再升温至1100℃生长1.5μm厚度的非掺杂氮化镓。在1100℃生长2μm厚度的n型氮化镓。在N₂环境中，生长温度为850℃，生长5个周期的多量子阱层和厚度为20nm的GaN垒层。在810℃下，生长1.6nm的InGaN阱层。升温至960℃生长30nm厚度的p型AL_0.15Ga_0.85N层。在940℃生长150nm厚度的p型氮化镓层。在810℃生长2nm厚度的低In组分低掺杂n型In_0.05Ga_0.95N层和2nm厚度的高In组分高掺杂n型In_0.1Ga_0.9N层。最后降温至室温，生长结束。