[实用新型]外延生长衬底及发光二极管

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种外延生长衬底及采用该外延生长衬底形成的发光二极管。

背景技术

近年来紫外LED随着产品功率提升与技术精进，加上寿命长、体积小等优势，已逐渐取代较低功率的汞灯。同时国际禁汞的《水俣公约》将于 2020年生效，这一政策将加速紫外LED规模化应用的到来。

目前深紫外LED结构通常生长几微米后的AlN 作为缓冲层，以降低位错密度提升量子井有源区的内量子效率，但由于 AlN 和衬底间的晶格常数不匹配，在衬底边缘容易产生大量的裂纹，并延伸至外延片中心区域，导致器件特性与良率偏低。图1显示了传统深紫外LED生长前的衬底表面示意图，依序在此衬底上生长AlN缓冲层，在缓冲层之后是n型氮化物半导体层、量子井发光层与p型氮化物半导体层。图2为生长后之外延片表面示意图，可以看到很多裂纹从外延片边缘向内部延伸到中心区域，导致整体外延片良率偏低。

发明内容

针对上述问题，本实用新型提出了一种新型外延生长衬底及采用该生长衬底形成的发光二极管，其在在衬底上设计裂纹阻断结构，使裂纹局限在外延片边缘不往内部延伸，以提升中心区域的晶体质量和器件良率。

本实用新型解决上述问题的技术方案为：一种外延生长衬底，包括衬底本体，所述衬底本体具有相对的第一表面和第二表面，其中第一表面为外延生长表面，所述第一表面的边缘区域具有裂纹阻断结构，在生长外延结构层后将产生的裂纹局限在边缘区域。

该裂纹阻断结构形成方式可以是激光刻蚀、机械式刻蚀或经由黄光显影化学蚀刻工艺达成，优选以激光刻蚀工艺制作。

在一些实施例中，所述裂纹阻断结构为连续环状的沟槽。

在一些实施例中，所述裂纹阻断结构为间断形式的沟槽。

优选地，所述沟槽的位置距离所述衬底边缘不超过7mm。

优选地，所述沟槽的宽度小于或等于1mm。

优选地，所述沟槽的深度大于或等于5微米。

本实用新型还提供一种发光二极管，包括：生长衬底及其上的第一类型半导体层、有源层和第二类型半导体层，所述生长衬底上表面的边缘区域设有裂纹阻断结构，将产生的裂纹局限在边缘区域。

优选地，在所述生长衬底与第一类型半导体层之间还设有AlN缓冲层。

在一些实施例中，所述裂纹阻断结构为连续环状的沟槽。

在一些实施例中，所述裂纹阻断结构为间断形式的沟槽。

本实施新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为传统深紫外LED生长前的衬底表面示意图

图2为采用图1所示生长衬底形成的外延片表面示意图。

图3为本实用新型第一个实施例之生长衬底的表面示意图。

图4为图3所示生长衬底的剖面图。

图5为采用图3所示生长衬底形成的外延片表面示意图。

图6为采用图3所示生长衬底形成的发光二极管的侧面剖视图。

图7为本实用新型第二个实施例之生长衬底的表面示意图。

图中标号表示如下：

100：生长衬底。

具体实施方式

为使本实用新型之一种带有裂纹阻断结构的生长衬底及其上生长的发光二极管结构更易于理解其实质性特点及其所具的实用性，下面便结合附图对本实用新型的若干具体实施例作进一步的详细说明。但以下关于实施例的描述及说明对本发明保护范围不构成任何限制。

实施例1

请参看图3，根据本实用新型实施的一种外延生长衬底100，包括衬底本体101和裂纹阻断结构102。其中衬底本体101的基材可以为的基材为蓝宝石、氮化镓、碳化硅、硅、氮化铝、氧化锌等，优选为蓝宝石。裂纹阻断结构102形成于生长衬底的生长表面的边缘区域。在本实施例中，裂纹阻断结构102为连续环状的沟槽结构。请参看附图4，此沟槽的位置距离衬底边缘d不超过7mm，其宽度L小于或者等于1mm，深度h大于或者等于5微米。优选的，此沟槽的位置距离衬底边缘为5mm，其宽度L小于或者等于0.5~1mm，深度h大于或者等于5~10微米。该裂纹阻断结构102形成方式可以是激光刻蚀、机械式刻蚀或经由黄光显影化学蚀刻工艺达成。以蓝宝石衬底为例，优选以激光刻蚀工艺制作。