一種發(fā)光二極管外延片及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種發(fā)光二極管外延片及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體LED具有高效節(jié)能、綠色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，在交通指示、戶(hù)外全色顯示等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，尤其是大功率LED有望成為新一代光源進(jìn)入千家萬(wàn)戶(hù)，引起人類(lèi)照明史的革命。目前普通通過(guò)藍(lán)光LED實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體白光源，因此制備高亮度高可靠的藍(lán)光LED是非常重要的。
[0003]GaN基材料(包括InGaN、GaN、AlGaN、AlInGaN合金)具有禁帶寬度大、電子漂移速度不易飽和、擊穿場(chǎng)強(qiáng)大、介電常數(shù)小、導(dǎo)熱性能好、耐高溫、抗腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于制造藍(lán)光LED。
[0004]在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問(wèn)題:
[0005]GaN基材料絕大多數(shù)生長(zhǎng)在藍(lán)寶石襯底上，由于GaN基材料與藍(lán)寶石襯底之間有較大的晶格失配度和較大的熱膨脹系數(shù)差異，導(dǎo)致GaN外延層內(nèi)產(chǎn)生高密度的缺陷，抗靜電能力較差，靜電放電會(huì)造成LED突發(fā)性失效或潛在性失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)缺陷密度較高、抗靜電能力較差的問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種發(fā)光二極管外延片及其制造方法。所述技術(shù)方案如下:
[0007]—方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種發(fā)光二極管外延片，所述發(fā)光二極管外延片包括藍(lán)寶石襯底、以及依次層疊在所述藍(lán)寶石襯底上的GaN低溫緩沖層、GaN高溫緩沖層、N型GaN層、應(yīng)力釋放層、發(fā)光層、P型電子阻擋層、P型GaN層，所述發(fā)光二極管外延片還包括設(shè)置在所述藍(lán)寶石襯底和所述低溫緩沖層之間的AlN低溫緩沖層和AlN高溫緩沖層，所述AlN低溫緩沖層的生長(zhǎng)溫度為450?700°C，所述AlN高溫緩沖層的生長(zhǎng)溫度為1000?1200°C。
[0008]可選地，所述AlN低溫緩沖層和所述AlN高溫緩沖層的厚度之和為10?80nm。
[0009]可選地，所述AlN低溫緩沖層的厚度為5?20nm。
[0010]可選地，所述AlN高溫緩沖層的厚度為5?60nm。
[0011]另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種發(fā)光二極管外延片的制造方法，所述制造方法包括:
[0012]在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)AlN低溫緩沖層，所述AlN低溫緩沖層的生長(zhǎng)溫度為450?700°C；
[0013]在所述AlN低溫緩沖層上生長(zhǎng)AlN高溫緩沖層，所述AlN高溫緩沖層的生長(zhǎng)溫度為1000?1200。。；
[0014]在所述AlN高溫緩沖層上生長(zhǎng)GaN低溫緩沖層；
[0015]在所述GaN低溫緩沖層上生長(zhǎng)GaN高溫緩沖層；
[0016]在所述GaN高溫緩沖層上生長(zhǎng)N型GaN層；
[0017]在所述N型GaN層上生長(zhǎng)應(yīng)力釋放層；
[0018]在所述應(yīng)力釋放層上生長(zhǎng)發(fā)光層；
[0019]在所述發(fā)光層上生長(zhǎng)P型電子阻擋層；
[0020]在所述P型電子阻擋層上生長(zhǎng)P型GaN層。
[0021 ]可選地，所述AlN低溫緩沖層和所述AlN高溫緩沖層的厚度之和為10?80nm。
[0022]可選地，所述AlN低溫緩沖層的厚度為5?20nm。
[0023]可選地，所述AlN高溫緩沖層的厚度為5?60nm。
[0024]可選地，所述AlN低溫緩沖層的生長(zhǎng)壓力為30?lOOtorr。
[0025]可選地，所述AlN高溫緩沖層的生長(zhǎng)壓力為30?lOOtorr。
[0026]本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是:
[0027]通過(guò)在藍(lán)寶石襯底和低溫緩沖層之間設(shè)置AlN低溫緩沖層和AlN高溫緩沖層，由于藍(lán)寶石襯底的主要成分是Al2O3,因此AlN低溫緩沖層和AlN高溫緩沖層可以有效降低GaN基材料與藍(lán)寶石襯底之間的晶格失配和熱失配，降低外延片的缺陷密度，提高抗靜電能力。
【附圖說(shuō)明】
[0028]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0029]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種發(fā)光二極管外延片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種發(fā)光二極管外延片的制造方法的流程圖；
[0031]圖3是本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種發(fā)光二極管外延片的制造方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0033]實(shí)施例一
[0034]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種發(fā)光二極管外延片，參見(jiàn)圖1，該發(fā)光二極管外延片包括藍(lán)寶石襯底1、以及依次層疊在藍(lán)寶石襯底上的AlN低溫緩沖層2、A1N高溫緩沖層3、GaN低溫緩沖層4、GaN高溫緩沖層5、N型GaN層6、應(yīng)力釋放層7、發(fā)光層8、P型電子阻擋層9、P型GaN層10。
[0035]在本實(shí)施例中，AlN低溫緩沖層2的生長(zhǎng)溫度低于AlN高溫緩沖層3的生長(zhǎng)溫度。具體地，AlN低溫緩沖層2的生長(zhǎng)溫度為450?700°C，A1N高溫緩沖層3的生長(zhǎng)溫度為1000?1200。。。
[0036]可選地，AlN低溫緩沖層2和AlN高溫緩沖層3的厚度之和可以為10?80nm。
[0037]可選地，AlN低溫緩沖層2的厚度可以為5?20nm。
[0038]可選地，AlN高溫緩沖層3的厚度可以為5?60nm。
[0039]可選地，AlN低溫緩沖層2的生長(zhǎng)壓力可以為30?lOOtorr。
[0040]可選地，AlN低溫緩沖層2的生長(zhǎng)壓力為30?lOOtorr。
[0041]具體地，GaN低溫緩沖層4的生長(zhǎng)溫度低于GaN高溫緩沖層5的生長(zhǎng)溫度。應(yīng)力釋放層7和發(fā)光層8均可以包括交替形成的InGaN層和GaN層，應(yīng)力釋放層7中InGaN層的厚度與發(fā)光層8中InGaN層的的厚度不同，應(yīng)力釋放層7中GaN層的厚度與發(fā)光層8中GaN層的的厚度不同。P型電子阻擋層9為P型AlGaN層。
[0042]本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)在藍(lán)寶石襯底和低溫緩沖層之間設(shè)置AlN低溫緩沖層和AlN高溫緩沖層，由于藍(lán)寶石襯底的主要成分是Al2O3,因此AlN低溫緩沖層和AlN高溫緩沖層可以有效降低GaN基材料與藍(lán)寶石襯底之間的晶格失配和熱失配，降低外延片的缺陷密度，提高抗靜電能力。
[0043]實(shí)施例二
[0044]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種發(fā)光二極管外延片的制造方法，適用于制造實(shí)施例一提供的發(fā)光二極管外延片，參見(jiàn)圖2，該制造方法包括:
[0045]步驟201:在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)AlN低溫緩沖層。
[0046]在本實(shí)施例中，AlN低溫緩沖層的生長(zhǎng)溫度為450?700°C。
[0047]可選地，AlN低溫緩沖層的厚度可以為5?20nm。
[0048]可選地，AlN低溫緩沖層的生長(zhǎng)壓力可以為30?lOOtorr。
[0049]步驟202:在AlN低溫緩沖層上生長(zhǎng)AlN高溫緩沖層。
[0050]在本實(shí)施例中，AlN高溫緩沖層的生長(zhǎng)溫度為1000?1200°C。
[0051 ] 可選地，AlN低溫緩沖層的生長(zhǎng)壓力為30?lOOtorr。
[0052]可選地，AlN