[发明专利]一种具有波导应变的外延结构、LED芯片及制作方法

说明书

本发明提供了一种具有波导应变的外延结构、LED芯片及制作方法，通过在所述生长衬底表面依次堆叠的第一型半导体层、第一波导层、有源区、第二波导层以及第二型半导体层；所述有源区包括交替形成的量子垒和量子阱，且所述量子垒和量子阱的晶格常数小于所述衬底的固有晶格常数，使所述量子垒和量子阱具有压应变；所述第一波导层或所述第二波导层的应力大于所述衬底的应力，且所述第一波导层或所述第二波导层的应力不大于所述量子垒的应力；有利于应力的过渡及释放，提高有源区的内量子效率。

技术领域

本发明涉及发光二极管领域，尤其涉及一种具有波导应变的外延结构、LED芯片及制作方法。

背景技术

发光二极管(简称LED)具有发光强度大、效率高、体积小、使用寿命长等优点，被认为是当前最具有潜力的光源之一。近年来，LED已在日常生活中得到广泛应用，例如照明、信号显示、背光源、车灯和大屏幕显示等领域，同时这些应用也对LED的亮度、发光效率提出了更高的要求。

现有的发光二极管包括水平类型和垂直类型。垂直类型的发光二极管通过把半导体垒晶叠层转移到其它的基板如硅、碳化硅或金属基板上，并移除原始外延生长的衬底的工艺获得，相较于水平类型，可以有效改善外延生长衬底带来的吸光、电流拥挤或散热性差的技术问题。衬底的转移一般采用键合工艺，键合主要通过金属-金属高温高压键合，即在半导体垒晶叠层一侧与基板之间形成金属键合层。半导体垒晶叠层的另一侧提供出光侧，出光侧配置有一打线电极提供电流的注入或流出，半导体垒晶叠层的下方的基板提供电流的流出或流入，由此形成电流垂直经过半导体垒晶叠层的发光二极管。

为了提高光萃取效率，通常采用反射层，由于外延结构各层之间有较大的折射率差，侧向辐射光光场主要分布在有源层区域；然而，由于反射层从底层反射出的光需经过多个界面，在界面处将发生再次反射，从而增大入射角度，随着入射角度的增大将会有很多入射光线通过介质界面层形成的横向波导，导向侧向出光或被晶体本身吸收，削弱了出光效率。

有鉴于此，本发明人专门设计了一种具有波导应变的外延结构、LED芯片及制作方法，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有波导应变的外延结构、LED芯片及制作方法，以解决现有的垂直结构LED芯片出光效率低的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种具有波导应变的外延结构，包括：

生长衬底；

在所述生长衬底表面依次堆叠的第一型半导体层、第一波导层、有源区、第二波导层以及第二型半导体层；所述有源区包括交替形成的量子垒和量子阱，且所述量子垒和量子阱的晶格常数小于所述衬底的固有晶格常数，使所述量子垒和量子阱具有压应变；所述第一波导层或所述第二波导层的应力大于所述衬底的应力，且所述第一波导层或所述第二波导层的应力不大于所述量子垒的应力。

优选地，在所述有源区中，量子垒作为所述有源区分别与所述第一波导层、第二波导层的接触面。

优选地，所述量子垒的铝组分不小于所述第一波导层或第二波导层的铝组分，使所述有源区通过所述量子垒形成高势垒以形成电子阻挡；同时，利用具有较低铝组分的第一波导层、所述第二波导层，以减小所述有源区的能带弯曲，并增加所述有源区内电子和空穴的波函数交叠。

优选地，所述量子垒、量子阱、第一波导层以及第二波导层均包括非掺的半导体层。

优选地，所述第一波导层或所述第二波导层的厚度大于所述量子垒的厚度。

本发明还提供了一种具有波导应变的外延结构的制作方法，所述制作方法包括如下步骤：

步骤A01、提供一生长衬底；