[发明专利]一种发光二极管外延片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种发光二极管外延片及其制备方法，属于半导体技术领域。所述发光二极管外延片包括衬底以及依次层叠在所述衬底上的缓冲层、N型半导体层、多量子阱层和P型半导体层，所述发光二极管外延片还包括导热薄膜，所述导热薄膜设置在所述衬底和所述缓冲层之间，所述导热薄膜的组成物质包括碳单质，所述碳单质的原子个数占所述导热薄膜的原子个数的90％以上。本发明通过在衬底上先形成碳单质的原子个数在90％以上的导热薄膜，再在导热薄膜上依次层叠缓冲层、N型半导体层、多量子阱层和P型半导体层，由于碳单质的导热性很好，有利于多量子阱中铟原子的均匀分布，最终改善外延片的光电性能的一致性。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种发光二极管外延片及其制备方法。

背景技术

发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)是利用半导体的PN结电致发光原理制成的一种半导体发光器件。外延片是发光二极管制备过程中的初级成品。

现有的外延片包括蓝宝石衬底以及依次层叠在蓝宝石衬底上的缓冲层、未掺杂氮化镓层、N型氮化镓层、多量子阱层、电子阻挡层和P型氮化镓层。其中，多量子阱层包括多个量子阱和多个量子垒，多个量子阱和多个量子垒交替层叠设置，量子阱为铟镓氮层，量子垒为氮化镓层。当注入电流时，N型氮化镓层提供的电子和P型氮化镓层提供的空穴注入多量子阱层复合发光。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

蓝宝石衬底和氮化镓材料之间存在较大的晶格失配，晶格失配会产生位错和缺陷，导致外延片的晶体质量较差。由于蓝宝石的热导率较低，外延片上温度分布不均匀，加上蓝宝石衬底通常为图形化蓝宝石衬底(英文：Patterned Sapphire Substrate，简称：PSS)，PSS上各个图形之间基于工艺限制会存在一定的差异，因而导致外延片各个区域的晶体质量存在差异，造成多量子阱中铟原子的分布不均匀，最终影响到外延片的光电性能的一致性。

发明内容

为了解决现有技术蓝宝石的热导率较低，最终影响到外延片的光电性能的一致性的问题，本发明实施例提供了一种发光二极管外延片及其制备方法。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种发光二极管外延片，所述发光二极管外延片包括衬底以及依次层叠在所述衬底上的缓冲层、N型半导体层、多量子阱层和P型半导体层，所述发光二极管外延片还包括导热薄膜，所述导热薄膜设置在所述衬底和所述缓冲层之间，所述导热薄膜的组成物质包括碳单质，所述碳单质的原子个数占所述导热薄膜的原子个数的90％以上。

可选地，所述碳单质包括金刚石和石墨，所述金刚石的原子个数超过所述碳单质的原子个数的50％。

优选地，所述导热薄膜的组成物质还包括硅单质，所述硅单质的原子个数占所述导热薄膜的原子个数的5％～10％。

可选地，所述导热薄膜的厚度为2nm～30nm。

另一方面，本发明实施例提供了一种发光二极管外延片的制备方法，所述制备方法包括：

采用脉冲激光沉积技术在衬底上形成导热薄膜，所述导热薄膜的组成物质包括碳单质，所述碳单质的原子个数占所述导热薄膜的原子个数的90％以上；

采用气相外延技术在所述导热薄膜上依次生长缓冲层、N型半导体层、多量子阱层和P型半导体层。

可选地，所述采用脉冲激光沉积技术在衬底上形成导热薄膜，包括：

提供一设有石墨靶的真空室；

将所述衬底放入所述真空室内，对所述真空室进行抽真空；

向所述真空室内通入氢气，控制真空室内的温度为200℃～600℃，压力为10Pa～150Pa；