[发明专利]发光二极管芯片以及其制备方法

说明书

本申请提供一种发光二极管芯片以及其制备方法。缓冲层远离衬底的表面设置有多个三维岛状结构。第二无掺杂氮化镓子层设置于多个三维岛状结构表面，将多个三维岛状结构覆盖。第二无掺杂氮化镓子层为二维层状结构。此时，通过多个三维岛状结构和第二无掺杂氮化镓子层可以形成三维/二维交替的结构。从而，非辐射缺陷会在三维岛状结构到二维层状结构交替的界面处发生方向转向，进而使得部分缺陷转向合并湮灭。并且，通过无掺杂氮化镓层包括多个子氮化镓层，可以实现多层次的三维/二维交替结构，使得大部分非辐射缺进行方向转向，并合并湮灭，进而很大程度的减少了底层缺陷，获得高晶体质量外延片，提高了芯片的发光效率。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，特别是涉及一种发光二极管芯片以及其制备方法。

背景技术

发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)是一种能发光的半导体电子元件。因具有体积小、能耗低、寿命长、驱动电压低等优点而倍受欢迎，广泛用于指示灯、显示屏等领域。外延片的晶体质量是影响芯片亮度的重点所在，因此，改善晶体质量，提高芯片的发光效率，是目前制备高亮度、高光效LED器件的关键。

传统的GaN基外延片生长方法为使用化学气相沉积的方法在衬底层依次生长Buffer-缓冲层、无掺杂的uGaN层、N型nGaN层、多量子阱发光层和P型pGaN层。传统的发光二极管芯片结构由于衬底基板和外延层(GaN)的晶格失配和热失配导致存在大量的非辐射缺陷。非辐射缺陷一直延伸到发光量子阱形成深的复合中心导致非辐射发光，从而影响发光效率，使得传统的发光二极管芯片的发光效率偏低。

发明内容

基于此，有必要针对传统的发光二极管芯片的发光效率偏低的问题，提供一种发光效率高的发光二极管芯片以及其制备方法。

本申请提供一种发光二极管芯片包括衬底、缓冲层以及无掺杂氮化镓层。所述衬底表面设置有所述缓冲层。所述无掺杂氮化镓层设置于所述缓冲层远离所述衬底的表面。所述无掺杂氮化镓层包括多个子氮化镓层。所述多个子氮化镓层依次设置于所述缓冲层远离所述衬底的表面。每个所述子氮化镓层包括第一无掺杂氮化镓子层与第二无掺杂氮化镓子层。所述第一无掺杂氮化镓子层设置于所述缓冲层远离所述衬底的表面。所述第二无掺杂氮化镓子层设置于所述第一无掺杂氮化镓子层远离所述缓冲层的表面。所述第一无掺杂氮化镓子层包括多个三维岛状结构。所述多个三维岛状结构依次排列设置于所述缓冲层远离所述衬底的表面。所述第二无掺杂氮化镓子层设置于所述多个三维岛状结构远离所述缓冲层的表面。

在一个实施例中，所述第二无掺杂氮化镓子层为二维层状结构，设置于所述多个三维岛状结构远离所述缓冲层的表面。

在一个实施例中，每个所述子氮化镓层还包括氮化硅层。所述氮化硅层设置于所述第二无掺杂氮化镓子层远离所述第一无掺杂氮化镓子层的表面。

在一个实施例中，每个所述子氮化镓层还包括第三无掺杂氮化镓子层。所述第三无掺杂氮化镓子层设置于所述氮化硅层远离所述第二无掺杂氮化镓子层的表面。

在一个实施例中，每个所述子氮化镓层还包括热处理层。所述热处理层设置于所述第三无掺杂氮化镓子层远离所述氮化硅层的表面。

在一个实施例中，所述多个子氮化镓层中相邻两个所述子氮化镓层的所述第一无掺杂氮化镓子层设置于所述热处理层远离所述第三无掺杂氮化镓子层的表面。

在一个实施例中，所述无掺杂氮化镓层包括5个～50个所述子氮化镓层。

在一个实施例中，一种发光二极管芯片制备方法包括：

S10，提供衬底，所述衬底表面制备缓冲层；

S20，在温度1070℃～1110℃与压力250torr～450torr的环境下，根据第一预设温度与第一预设压力在所述缓冲层远离所述衬底的表面制备第一无掺杂氮化镓子层；