[发明专利]一种LED外延结构及其制备方法、LED芯片

说明书

本发明提供了一种LED外延结构及其制备方法、LED芯片，LED外延结构包括：第一子外延结构，位于一衬底上；第二子外延结构，位于所述第一子外延结构上；阻挡层，位于所述第一子外延结构和第二子外延结构之间，所述阻挡层包括N个周期性交叠的SiN层和GaN层，其中，N≥1，且N为整数。本发明通过在第一子外延结构与第二子外延结构之间形成一阻挡层，所述阻挡层包括N个周期性交叠的SiN层和GaN层，其中，N≥1，且N为整数，以提高晶格的质量，使得衬底无需采用图像衬底(PSS)技术来处理，降低了生产成本，同时所述阻挡层还降低LED外延结构形成时所产生的残余的应力，以及外延结构的位错密度，从而提高LED器件的光电特性。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别涉及一种LED外延结构及其制备方法、LED芯片。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)是一种半导体固态发光器件，其利用半导体P-N结作为发光材料，可以直接将电能转换为光能。在各种半导体材料中，以氮化镓(GaN)为代表的III-V族化合物半导体由于具有散热好，能够承载大电流，发光强度高，耗电量小，寿命长等优点，使得发光二极管特别是高亮度的蓝光发光二极管和白光二极管在通用照明、景观照明、显示器背光照明、汽车照明中被广泛应用。

如图1所示，以蓝光LED为例，蓝光LED外延结构依次包括蓝宝石衬底10、成核层20、非掺杂GaN层30、N型GaN层40、多量子阱层60、电子阻挡层70和P型GaN层80。而，这种传统结构的GaN材料与蓝宝石衬底间存在较大的晶格失配和热失配，所形成外延结构具有较高的位错密度和残余应力，很大程度上影响了LED器件的光电特性。为了解决上述问题，一方面，本领域通常采用图像衬底(PSS)技术(即，图形化技术)来处理蓝宝石衬底10，以降低外延结构的位错密度，同时缓解外延结构形成时所产生的残余应力；另一方面，在N型GaN层40和多量子阱层60之间形成了一应力调节层50，以缓解多量子阱层60和N型GaN层40之间的应力。但是，由于LED成本的居高不下，以及市场价格的逐渐降低，从而造成竞争力降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LED外延结构及其制备方法，以降低LED外延结构的生产成本。

为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种LED外延结构，包括：

第一子外延结构，位于一衬底上；

第二子外延结构，位于所述第一子外延结构上；

阻挡层，位于所述第一子外延结构和第二子外延结构之间，所述阻挡层包括N个周期性交叠的SiN层和GaN层，其中，N≥1，且N为整数。

可选的，所述阻挡层的厚度范围在10nm～500nm之间，所述SiN层的厚度与所述GaN层的厚度比的范围在1:100～100:1之间。

可选的，所述第一子外延结构包括依次形成于所述衬底上的成核层和非掺杂层。

可选的，所述第二子外延结构包括依次形成于所述阻挡层上的N型掺杂层、应力调节层、多量子阱结构层、电子阻挡层和P型掺杂层，其中，所述应力调节层包括M个周期性交叠的In_yAl_xGa_1-x-yN层和Al_xIn_yGa_1-x-yN，其中，0≤x≤1；0≤y≤1；x+y≤1；M≥1，且为整数。

可选的，所述衬底包括蓝宝石衬底、GaN衬底、AlN衬底、AlGaN衬底、Si衬底或SiC衬底中的一种衬底或几种衬底的复合衬底。

另一方面，本发明还提供了一种LED芯片，包括：

衬底；以及

如上述所述的LED外延结构。