[发明专利]LED外延结构及其制备方法、LED芯片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种LED外延结构及其制备方法、LED芯片及其制备方法，所述LED外延结构包括：生长衬底；电流扩展层，设置于所述生长衬底的上方，所述电流扩展层在所述生长衬底的厚度方向上依次包括第一子层和第二子层，所述第一子层的带隙高于所述第二子层的带隙；外延层，设置于所述第二子层的上方，且所述外延层在所述生长衬底的厚度方向上依次包括第一半导体层、有源层和第二半导体层。本发明的电流扩展层能够增加电流的横向扩散能力，提高LED外延结构的亮度以及抗静电能力，改善LED外延结构的正向电压，有利于器件的可靠性。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，具体涉及一种LED外延结构及其制备方法、LED芯片及其制备方法。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode)是一种能将电能直接转换为光能的半导体器件，属于固态冷光源。LED固有物理特性使其能够在低电压/电流下工作，具有发光效率高、体积小、寿命长、节能等特点。因此，LED现已成为交通显示、医疗照明、军事通信等领域的核心发光器件。目前，随着多年的技术研究开发，红光LED芯片技术日渐成熟。

红光LED芯片一般由AlGaInP(铝镓铟磷)四元材料制备而成，红光LED的外延技术主要是GaAs衬底上外延生长AlGaInP材料。由于AlGaInP与GaAs之间的晶格匹配度较好，因此外延生长过程中产生的位错较少，AlGaInP材料内部的量子效率超过95％。但是，目前红光外延结构由于电流横向扩展较差容易产生电流拥挤效应，这既制约发光面积的利用率又导致芯片局部温度升高，加快芯片的老化速度。

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LED外延结构及其制备方法、LED芯片及其制备方法，以改善电流横向扩展较差的问题。

为了实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种LED外延结构，包括：

生长衬底；

电流扩展层，设置于生长衬底的上方，电流扩展层在生长衬底的厚度方向上依次包括第一子层和第二子层，第一子层的带隙高于第二子层的带隙；

外延层，设置于第二子层的上方，且外延层在生长衬底的厚度方向上依次包括第一半导体层、有源层和第二半导体层。

可选地，第一子层的厚度小于第二子层的厚度。

可选地，第一子层的厚度介于0.5μm～1.5μm，第二子层的厚度介于1.5μm～3μm。

可选地，电流扩展层的材料为(Al_XGa_1-X)_YIn_1-YP，其中0≤X≤1，0≤Y≤1；第一子层中Al含量大于第二子层中Al的含量。

可选地，第一子层的材料中Al的含量介于0.5～0.7，第二子层的材料中Al的含量介于0.25～0.4。

可选地，第一子层的材料为Al_0.6Ga_0.4InP，第二子层的材料为Al_0.3Ga_0.7InP。

可选地，外延层的第一半导体层和有源层之间设置有第一扩散阻挡层，第二半导体层和有源层之间设置有第二扩散阻挡层，第一扩散阻挡层和第二扩散阻挡层分别用于阻挡第一半导体层和第二半导体内的掺杂元素扩散至有源层内。

可选地，LED外延结构辐射红光。

本发明还提供一种LED芯片，包括：

基板；

外延层，位于基板的上方，外延层在基板的厚度方向上依次包括第二半导体层、有源层和第一半导体层；