[发明专利]发光二极管外延片、芯片及其制备方法

说明书

本公开提供了一种发光二极管外延片、芯片及其制备方法，属于半导体技术领域。发光二极管外延片包括衬底、缓冲层、未掺杂氮化镓层、N型半导体层、有源层、P型半导体层和插入半导体层，缓冲层、未掺杂氮化镓层、N型半导体层、有源层、P型半导体层依次层叠在衬底上，插入半导体层位于缓冲层和未掺杂氮化镓层之间；插入半导体层内具有多个空腔，每个空腔贯穿插入半导体层；多个空腔间隔分布在第一表面上，第一表面为缓冲层远离衬底的表面；每个空腔的横截面的面积沿远离第一表面的方向先减小后增大，横截面为空腔平行于第一表面的截面。本公开有利于将射向芯片非正面的光线反射到芯片正面射出，提高LED的正面出光效率。

技术领域

本公开涉及半导体技术领域，特别涉及一种发光二极管外延片、芯片及其制备方法。

背景技术

LED(Light Emitting Diode，发光二极管)是一种能发光的半导体器件。外延片是LED制作过程中的初级成品，可以在衬底上外延生长氮化镓基材料形成。氮化镓基材料包括氮化镓、氮化铟镓、氮化铝镓等。

相关技术中，LED外延片包括衬底以及依次层叠在衬底上的缓冲层、未掺杂氮化镓层、N型半导体层、有源层、P型半导体层。衬底提供外延生长的表面，缓冲层为外延生长提供成核中心，未掺杂氮化镓层缓解衬底材料和氮化镓基材料之间晶格失配产生的应力，N型半导体层提供的电子和P型半导体层提供的空穴在有源层内复合发光。

有源层发出的光线会射向四面八方，但是LED应用时只能使用从芯片正面(即P型半导体层所在侧)射出的光线，从芯片其它表面射出的光线都损失了，正面出光效率有待提高。

发明内容

本公开实施例提供了一种发光二极管外延片、芯片及其制备方法，有利于将射向芯片非正面的光线反射到芯片正面射出，提高LED的正面出光效率。所述技术方案如下：

第一方面，本公开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、缓冲层、未掺杂氮化镓层、N型半导体层、有源层、P型半导体层和插入半导体层，所述缓冲层、所述未掺杂氮化镓层、所述N型半导体层、所述有源层、所述P型半导体层依次层叠在所述衬底上，所述插入半导体层位于所述缓冲层和所述未掺杂氮化镓层之间；所述插入半导体层内具有多个空腔，每个所述空腔贯穿所述插入半导体层；所述多个空腔间隔分布在第一表面上，所述第一表面为所述缓冲层远离所述衬底的表面；每个所述空腔的横截面的面积沿远离所述第一表面的方向先减小后增大，所述横截面为所述空腔平行于所述第一表面的截面。

可选地，所述插入半导体层包括第一子层、第二子层、第三子层和第四子层，所述第一子层、所述第二子层、所述第三子层、所述第四子层依次层叠在所述第一表面上；所述第一子层的致密度小于所述第二子层的致密度，所述第二子层的致密度小于所述第三子层的致密度，所述第三子层层的致密度大于所述第四子层的致密度。

可选地，所述第一子层的生长速度大于所述第二子层的生长速度，所述第一子层的生长温度低于所述第二子层的生长温度，所述第一子层生长时氢气体积所占比例小于所述第二子层生长时氢气体积所占比例；

所述第二子层的生长速度大于所述第三子层的生长速度，所述第二子层的生长温度低于所述第三子层的生长温度，所述第二子层生长时氢气体积所占比例小于所述第三子层生长时氢气体积所占比例；

所述第三子层的生长速度小于所述第四子层的生长速度，所述第三子层的生长温度高于所述第四子层的生长温度，所述第三子层生长时氢气体积所占比例大于所述第四子层生长时氢气体积所占比例。

可选地，所述第一子层、所述第二子层、所述第三子层、所述第四子层之间在生长速度、生长温度、以及生长时氢气体积所占比例上的差异满足如下等式：

V2＝V1*(1-10％)^N；

T2＝T1+a*N；

P2＝P1*(1+b)^N；