[发明专利]一种发光二极管芯片及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种发光二极管芯片及其制造方法。

背景技术

发光二极管是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，是目前最有前景的新一代节能，环保光源，广泛应用于人们的日常生活中。发光二极管芯片是半导体晶片，是发光二极管的核心组件。发光二极管芯片为半导体晶体，是下游发光二极管应用组件的核心。

现有的发光二极管芯片通常包括衬底和外延层，外延层包括依次层叠在衬底上的缓冲层、不掺杂的GaN层、n型层、量子阱发光层和p型层，量子阱发光层为由量子垒层和量子阱层交替生长形成的多层结构。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有的发光二极管芯片，外延层与蓝宝石衬底的晶格常数和热膨胀系数失配，导致在界面处产生强的应力作用以及大量的位错和缺陷，以致n型层和不掺杂的GaN层在界面接触处也会产生晶格失配；而晶格失配将产生应力，导致随后生长的量子阱发光层也会产生缺陷，减小了发光二极管的内量子效率，降低了发光二极管的亮度。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种发光二极管芯片及其制造方法。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种发光二极管芯片，所述芯片包括：衬底、依次层叠在所述衬底上的缓冲层、不掺杂的GaN层、n型层、量子阱发光层、p型层，所述不掺杂的GaN层的与所述n型层接触的表面上设有若干个孔洞，每个所述孔洞中沉积有荧光粉，且每个所述孔洞中的所述荧光粉的厚度小于所述孔洞的深度。

优选地，所述若干个孔洞均匀分布在所述不掺杂的GaN层的与所述n型层接触的表面上。

具体地，相邻的所述孔洞的孔心的间距为1～8μm。

具体地，所述孔洞的深度为0.2～1μm，所述孔洞的孔径为0.5～4μm。

具体地，所述荧光粉的厚度为20～100nm。

优选地，所述n型层包括第一n型层和第二n型层，所述第一n型层包括若干个依次层叠在所述不掺杂的GaN层上的且n型掺杂浓度依次递增的子n型层，所述第二n型层包括若干个依次层叠在所述第一n型层上的且所述n型掺杂浓度相同的子n型层，且所述第二n型层的厚度大于所述第一n型层的厚度。

优选地，所述p型层包括p型Al_xIn_yGa_1-x-yN层和p型接触层；其中，0＜x＜1，0≤y＜1，x+y＜1。

优选地，所述p型层的p型掺杂为Mg掺杂，且其中Mg与Ga的摩尔比为1/100～1/4。

另一方面，本发明实施例还提供了一种发光二极管的制造方法，所述方法包括：

提供衬底，并在所述衬底上生长缓冲层；

在所述缓冲层上生长不掺杂的GaN层；

在所述不掺杂的GaN层的表面刻蚀若干个孔洞，并在所述孔洞中蒸渡荧光粉，且每个所述孔洞中的所述荧光粉的厚度小于所述孔洞的深度；

在所述不掺杂的GaN层上依次生长n型层、量子阱发光层以及p型层。

具体地，所述在所述不掺杂的GaN层的表面刻蚀若干个孔洞，具体包括：

采用反应离子刻蚀法在不掺杂的GaN层的表面刻蚀孔洞，所述孔洞均匀分布在所述不掺杂的GaN层的表面。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过在不掺杂的GaN层上设置若干个孔洞，n型层位于带有孔洞的不掺杂的GaN层上，减小了GaN层与n型层的晶格不匹配的差异，以及降低了n型层中的缺陷密度，有利于外延层中应力的释放和减少了缺陷对量子阱有源区的影响，提高了发光二极管的内量子效率和亮度；且孔洞中设有荧光粉，荧光粉能吸收发光二极管内未提取出来的光子，而激发跃迁释放出长于量子阱发光层发出的光峰值波长的光子，由于这些光子不会被量子阱发光层吸收，从而增加了发光二极管的外量子效率，提高了发光二极管亮度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的一种发光二极管芯片的结构示意图；

图2是本发明实施例二提供的一种发光二极管芯片的结构示意图；

图3是本发明实施例三提供的一种发光二极管芯片的制造方法的流程图。

具体实施方式