[发明专利]一种垂直外延结构LED芯片及其制备方法

说明书

本申请提供一种垂直外延结构LED芯片及其制备方法，包括：依次叠层排布的衬底、插入层、导电层、低掺导电层和LED结构层，所述插入层为六方氮化硼层；所述导电层包括多个氮化镓铝/氮化镓异质结层。六方氮化硼层状结构相互间作用力小，剥离对上层外延结构损伤小。利用六方氮化硼层状结构特性，激光剥离技术不会对六方氮化硼层上的结构有破坏，从而提升LED芯片的良率。氮化镓铝/氮化镓异质结的结构因材质不同，可以起到类似芯片DBR作用。而且，通过氮化镓铝/氮化镓异质结层掺硅的浓度逐渐降低设计，能很好的和电极匹配，有着很好的导电和欧姆接触效果。

技术领域

本申请涉及LED芯片技术领域，尤其涉及一种垂直外延结构LED芯片及其制备方法。

背景技术

随着LED在照明领域的逐步应用，市场对白光LED(发光二极管)的光效要求越来越高；GaN(氮化镓)基垂直结构LED具有单面出光、优良的散热效率、电流分布均匀、电流拥塞改善、能够承载大电流注入、充分利用发光层材料等优点。

行业内主要采用MOCVD(Metal-OrganicChemicalVapourDeposition，金属有机化合物化学气相沉积)法来制备LED的外延片，一般使用PSS衬底(PatternedSapphireSubstrate，图形化蓝宝石衬底)。在PSS衬底材料上生长干法刻蚀用掩膜，并用标准的光刻工艺将掩膜刻出图形，再利用ICP刻蚀技术刻蚀蓝宝石并去掉掩膜，在其上生长GaN材料，使GaN材料的纵向外延变为横向外延。一方面可以有效减少GaN外延材料的位错密度，从而减小有源区的非辐射复合，减小反向漏电流，提高LED的寿命；另一方面有源区发出的光，经GaN和蓝宝石衬底界面的多次散射，改变了全反射光的出射角，增加了倒装LED的光从蓝宝石衬底出射的几率，从而提高了光的提取效率。

但是蓝宝石是绝缘材料，因此需要剥离生长衬底，而剥离技术还不成熟，衬底剥离性差，易破坏上层外延结构导致漏电率增加，LED芯片性能变差，且剥离良率低，增加生产成本。

发明内容

本申请提供了一种垂直外延结构LED芯片及其制备方法，以解决衬底剥离性差，易破坏上层外延结构导致漏电率增加，LED芯片性能变差，且剥离良率低，增加生产成本的问题。

第一方面，本申请提供一种垂直外延结构LED芯片，包括：依次叠层排布的衬底、插入层、导电层、低掺导电层和LED结构层，所述插入层为六方氮化硼(h-BN)层；所述导电层包括多个氮化镓铝(AlGaN)/氮化镓(GaN)异质结层，所述氮化镓铝/氮化镓异质结层由氮化镓铝层和氮化镓层组成；所述氮化镓铝/氮化镓异质结层中掺杂硅(Si)，所述掺杂硅的浓度从靠近所述插入层到靠近低掺导电层依次从高到低分布；所述低掺导电层为掺杂硅的氮化镓层。

所述插入层用于作为衬底和上层结构的缓冲，在剥离时不会破坏上层外延结构。所述导电层为制作电极提供良好的欧姆接触。所述低掺导电层，用于导电并且有一定厚度会使在其上生长的晶格质量比较好。所述LED结构层为LED芯片的主要工作结构，可采用现有技术。

六方氮化硼(h-BN)是最为常见的晶型，有着与石墨结构类似的层状结构，层状结构相互间作用力小，剥离对上层外延结构损伤小。利用h-BN层状结构特性，激光剥离技术不会对h-BN层上的结构有破坏，不影响LED芯片电性能，增强垂直结构激光剥离成功率和良率,减小漏电率，从而提升LED芯片的良率。其次，利用h-BN层相互间作用力小，缓解蓝宝石衬底与GaN间热膨胀和晶格常数不匹配，可以增强其上生长外延结构晶体的质量。