[发明专利]发光二极管外延片及其制造方法

说明书

本公开涉及一种发光二极管外延片及其制造方法。所述方法包括：提供一蓝宝石衬底(1)，并在所述蓝宝石衬底(1)上依次生长GaN本征层(2)、GaN n型层(3)、发光层(4)和GaN p型层(5)，在所述蓝宝石衬底(1)和所述GaN n型层(3)之间生长应力调整层(6)，其中，所述应力调整层(6)的晶格常数介于蓝宝石和GaN之间。这样能够减小蓝宝石与GaN之间的晶格失配，从而减小外延片在生长过程中以及生长完成后发生的翘曲，提高外延片产品的性能。

技术领域

本公开涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种发光二极管外延片及其制造方法。

背景技术

发光二极管(light emitting diode，LED)是一种能将电信号转换成光信号的结型电致发光半导体器件。氮化镓(GaN)基发光二极管作为固态光源一经出现，便以其高效率、长寿命、节能环保、体积小等优点被誉为继爱迪生发明电灯后人类照明史上的又一次革命，已成为了国际半导体和照明领域研发与产业关注的焦点。

其中，以氮化镓(GaN)、氮化铟镓(InGaN)、氮化铝镓(AlGaN)和氮化铟铝镓(AlGaInN)为主的III-V族氮化物材料的直接带宽为0.7～6.2eV，覆盖了从紫外光到红外光的光谱范围，是制造蓝光、绿光和白光发光器件的理想材料。

通常，GaN基发光二极管的外延片，可以采用蓝宝石作为衬底，在蓝宝石衬底上依次生成GaN本征层、GaN n型层、发光层和GaN p型层。

发明内容

本公开的目的是提供一种高性能的发光二极管外延片及其制造方法。

由于GaN LED通常采用蓝宝石做为衬底，而蓝宝石与GaN之间存在较大的晶格失配，导致GaN外延层内部存在较大的应力，这些应力使得外延层在生长过程中以及生长完成后可能会发生翘曲。翘曲一方面大大影响了外延片的亮度、波长等性能，另一方面也会导致LED芯片制造过程中出现破裂的情况。并且外延片的尺寸越大，这种翘曲越严重。如何降低外延片的翘曲程度，改善波长和亮度良率，成为了外延层发展的关键。发明人想到，可以在蓝宝石衬底和GaN n型层之间生长一层晶格常数介于蓝宝石和GaN之间应力调整层，来减小蓝宝石与GaN之间的晶格失配。

为了实现上述目的，本公开提供一种发光二极管外延片的制造方法。所述方法包括：提供一蓝宝石衬底，并在所述蓝宝石衬底上依次长GaN本征层、GaN n型层、发光层和GaNp型层，在所述蓝宝石衬底和所述GaN n型层之间生长应力调整层，其中，所述应力调整层的晶格常数介于蓝宝石和GaN之间。

可选地，所述在所述蓝宝石衬底和所述GaN n型层之间生长应力调整层的步骤包括：在所述蓝宝石衬底和所述GaN本征层之间生长所述应力调整层。

可选地，所述方法还包括：在所述GaN本征层和所述GaN n型层之间生长AlGaN/GaN超晶格反射层。

可选地，所述在所述蓝宝石衬底和所述GaN n型层之间生长应力调整层的步骤包括：在所述GaN本征层和所述GaN n型层之间生长所述应力调整层。

可选地，所述方法还包括：在所述GaN n型层和所述发光层之间生长AlGaN/GaN超晶格反射层。

可选地，所述应力调整层为SiC或GaN/SiC超晶格。

本公开还提供一种发光二极管外延片，所述外延片包括蓝宝石衬底以及依次生长在所述蓝宝石衬底上的GaN本征层、GaN n型层、发光层、GaN p型层，所述外延片还包括生长在所述蓝宝石衬底和所述GaN n型层之间的应力调整层，其中，所述应力调整层的晶格常数介于蓝宝石和GaN之间。

可选地，所述应力调整层生长在所述蓝宝石衬底和所述GaN本征层之间。

可选地，所述外延片还包括：AlGaN/GaN超晶格反射层，生长在所述GaN本征层和所述GaN n型层之间。