[发明专利]InGaN基红光LED芯片结构的制备方法

说明书

本发明提供一种InGaN基红光LED芯片结构的制备方法，包括：提供一蓝宝石衬底，其外延面取向为c面，具有斜切角，所述斜切角大于0.2°；沉积缓冲层；生长LED外延结构，LED外延结构中的发光层的阱层为InGaN层，通过控制InGaN层中的In含量，使InGaN层的带隙为1.6‑2电子伏。本发明可以有效提高外延面的原子台阶密度，减少台阶台面宽度，促进InGaN层中In原子的进入，提高发光层中的阱层InGaN中In的含量，使其带隙为1.6‑2eV而发红光，同时，可以降低极化场场强，减弱量子限制斯塔克效应，提高芯片的内量子效率，并有效减少氮化铟与氮化镓的相分离的问题。

技术领域

本发明属于半导体发光器设计及制造领域，特别是涉及一种InGaN基红光LED芯片结构的制备方法。

背景技术

社会的不断发展以及国家的大力倡导，LED行业成为当今最为活跃的行业之一，LED显示屏产品逐渐走进社会生活的各个领域。与此同时，随着LED显示屏技术创新与发展，单位面积的分辨率高的小间距无缝连接LED显示屏已经成为LED显示屏的主流产品，它可以显示更高清晰度的图像和视频，也可以显示更多的视频和图像画面，尤其是在图像拼接方面的运用，可以做到无缝和任意大面积的拼接。

在当前显示屏行业中，全倒装COB(chip on board)LED显示屏具有优秀的显示效果，且像素间距可做得最小，达到微间距(P0.4)。在全倒装COB产品中，需要使用倒装红光LED(AlGaInP)、倒装绿光LED(InGaN)、倒装蓝光LED(InGaN)。

在红绿蓝倒装LED中，倒装绿光LED、倒装蓝光LED为成熟产品，其制作及使用简单。但红光LED为四元LED，其衬底为不透明GaAs。要获得倒装红光LED，需要将红光晶圆键合到蓝宝石衬底上之后去除GaAs衬底，工艺复杂，良率低下，成本非常高。另外，倒装四元红光LED在使用过程中经常发生由外延膜起皮引起的器件失效。故，高In组分的红光InGaN LED受到关注。

为使LED芯片的发光颜色达到红色，InGaN量子阱中的铟含量至少需要增加到25～35％。目前的技术中，InGaN量子阱生长在GaN薄膜的c面上。由于InGaN与GaN存在较大的晶格失配，InGaN材料中In组分含量越高晶格失配比越大。随着In组分的增加，InGaN量子阱中的压应变逐渐增强。一方面，更强的压应变导致晶体质量下降，降低了芯片的内量子效率。另一方面，压应变会引起压电极化，产生内建电场，内建极化电场使半导体的能带倾斜，电子-空穴对空间分离、波函数交叠量减少，引起发光效率下降、发光峰(吸收边)红移，这种现象被称为量子限制斯塔克效应。因此，在c面生长的InGaN材料中，In组分含量越高，压应力越大，InGaN材料的生长越困难。一般在GaN层上生长的InGaN组分中In组分最高含量约15％，无法达到红光LED的InGaN量子阱中In组分含量的要求。因此，现有技术难以实现InGaN基红光LED芯片。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种InGaN基红光LED芯片结构的制备方法，用于解决现有技术中难以实现InGaN基红光LED芯片的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种InGaN基红光LED芯片结构的制备方法，所述制备方法包括：步骤1)，提供一蓝宝石衬底，所述蓝宝石衬底的外延面取向为c面，具有斜切角，所述斜切角大于0.2°；步骤2)，在所述蓝宝石衬底上沉积缓冲层；步骤3)，在所述缓冲层上生长LED外延结构，所述LED外延结构中的发光层的阱层为In_xGa_1-xN层，其中，0x1，通过控制所述In_xGa_1-xN层中的In含量，使所述In_xGa_1-xN层的带隙为1.6-2电子伏。可选地，所述In_xGa_1-xN层中，In的含量x的范围为大于25％。

可选地，所述缓冲层包括通过MOCVD工艺制备的低温氮化镓缓冲层，或通过溅镀工艺制备的氮化铝缓冲层。