[发明专利]发光二极管外延片及其制造方法、制造芯片的方法

说明书

本发明公开了一种发光二极管外延片及其制造方法、制造芯片的方法，属于半导体技术领域。所述发光二极管外延片包括依次层叠的衬底、第一缓冲层、第二缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层；所述第一缓冲层为Al单质和AlN化合物的混合物，所述Al单质混在所述AlN化合物中，使所述第一缓冲层呈现灰色或者黑色；所述第二缓冲层为AlN化合物的纯净物，使所述第二缓冲层呈现白色。本发明通过在衬底和原本呈现白色的AlN纯净物之间增设Al单质和AlN化合物的混合物，Al单质混在AlN化合物中，整体呈现灰色或者黑色，有利于吸收激光，实现衬底与外延片的分离，进而制造出垂直结构的芯片。

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造方法、制造芯片的方法。

背景技术

发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)是一种可以把电能转化成光能的半导体二极管。深紫外(英文：Deep Ultra Violet，简称：DUV)LED是指发光中心波长短于290nm的LED。DUV LED与低压泵灯相比，具有无泵、体积小、寿命长、功耗低等优点，在消毒杀菌领域具有广阔的应用前景。而且随着《水俣公约》的生效，含泵灯管的生产和使用会在2020年前停止，DUV LED的需求迫在眉睫。

外延片是LED制造过程中的初级成品。现有的LED外延片包括依次层叠的衬底、缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层。衬底用于为外延材料提供生长表面，缓冲层用于为外延生长提供模板，N型半导体层用于提供复合发光的电子，有源层用于进行电子和空穴的复合发光，P型半导体层用于提供复合发光的空穴。在DUV LED外延片中，N型半导体层、有源层和P型半导体层均采用Al组分含量较高的AlGaN层，以发出中心波长短于290nm的光线；同时缓冲层采用AlN层，以生长出Al组分含量较高的AlGaN层。

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：

芯片是LED的核心组件。垂直结构的LED芯片具有最佳的散热效率、出光效率和电流扩展性，而且能够最大限度的减少芯片制造过程中的发光面积损失。制造垂直结构的LED芯片时，需要先将LED外延片固定连接到导电基板上，再采用激光剥离技术从LED外延片上去除衬底。激光剥离技术是利用激光从衬底一侧辐照LED外延片，激光的光子能量大于衬底材料的禁带宽度且小于外延材料的禁带宽度，靠近衬底的缓冲层吸收激光而发生热分解，生成氮气和金属，氮气膨胀产生的作用力将衬底与LED外延片分离，而残留在衬底和LED外延片上的金属可以通过盐酸去除。由于激光的波长一般为266nm，光子能量只能达到4.66eV，而DUV LED外延片的缓冲层采用的AlN的禁带宽度可以达到6.2eV，大于激光的光子能量，因此激光很难被DUV LED外延片的缓冲层吸收，无法利用激光剥离技术实现DUV LED外延片的衬底分离，制造垂直结构的DUV LED芯片。

发明内容

本发明实施例提供了一种发光二极管外延片及其制造方法、制造芯片的方法，有利于DUV LED外延片的缓冲层吸收激光，实现DUV LED外延片的衬底分离，从而制造出垂直结构的DUV LED芯片。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依次层叠的衬底、第一缓冲层、第二缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层；所述第一缓冲层为Al单质和AlN化合物的混合物，所述Al单质混在所述AlN化合物中，使所述第一缓冲层呈现灰色或者黑色；所述第二缓冲层为AlN化合物的纯净物，使所述第二缓冲层呈现白色。

可选地，所述Al单质和所述AlN化合物的摩尔比为0.02～0.1。

可选地，所述第一缓冲层的厚度为10nm～100nm。

进一步地，所述第二缓冲层的厚度为1μm～10μm。

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造方法，所述制造方法包括：