发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管与流程

本发明涉及半导体，尤其涉及一种发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管。

背景技术：

1、以蓝宝石为衬底的led外延结构通常包括aln缓冲层、非掺杂gan层、n型gan层、多量子阱层、电子阻挡层和p型gan层。采用aln缓冲层虽然可以提高gan外延层的晶体质量，但是蓝宝石不导电的特性使得以其为衬底的gan基led芯片一般只能加工为同侧结构；此外，蓝宝石导热性能差，增加了器件在封装时的难度，导致器件在工作时结温升高，led芯片光电性能下降；而且蓝宝石衬底不利于剥离，增加了后续芯片制造和器件封装的难度和成本。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于，提供一种发光二极管外延片，方便衬底剥离，提高led芯片导热能力，提高gan外延层晶体质量，减少缺陷导致的非辐射复合，提升发光二极管的发光效率。

2、本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种发光二极管外延片的制备方法，制得的发光二极管的发光效率高。

3、为达到上述技术效果，本发明提供了一种发光二极管外延片，包括衬底及依次沉积在所述衬底上的复合缓冲层、非掺杂gan层、n型gan层、多量子阱层、电子阻挡层和p型gan层；所述复合缓冲层包括氧化石墨烯层、alon层、alinn层和n极性三维algan层。

4、作为上述技术方案的改进，所述氧化石墨烯层的厚度为1nm～100nm。

5、作为上述技术方案的改进，所述alon层中的o组分占比为0.01～0.5；

6、所述alon层的厚度为5nm～50nm。

7、作为上述技术方案的改进，所述alon层中，o组分占比沿外延方向逐渐降低。

8、作为上述技术方案的改进，所述alinn层中的al组分占比为0.5～0.9；

9、所述alinn层的厚度为1nm～100nm。

10、作为上述技术方案的改进，所述alinn层中，al组分占比沿外延方向逐渐降低。

11、作为上述技术方案的改进，所述n极性三维algan层中的al组分占比为0.01～0.5；

12、所述n极性三维algan层的厚度50nm～500nm。

13、相应的，本发明还公开了一种发光二极管外延片的制备方法，用于制备上述的发光二极管外延片，包括以下步骤：

14、提供一衬底，在所述衬底上依次生长复合缓冲层、非掺杂gan层、n型gan层、多量子阱层、电子阻挡层和p型gan层；所述复合缓冲层包括氧化石墨烯层、alon层、alinn层和n极性三维algan层。

15、作为上述技术方案的改进，所述氧化石墨烯层的沉积温度为800℃～1000℃，沉积压力为50torr～100torr，沉积后通入o2进行氧化处理，氧化处理的温度为800℃～1000℃；

16、所述alon层的沉积温度为500℃～700℃，沉积压力为50torr～300torr；

17、所述alinn层的沉积温度为800℃～1000℃，沉积压力为50torr～500torr；

18、所述n极性三维algan层的沉积温度为800℃～1000℃，沉积压力为50torr～300torr，沉积后通入nh3进行处理，nh3处理的温度为800℃～1200℃。

19、相应的，本发明还公开了一种发光二极管，包括上述的发光二极管外延片。

20、实施本发明实施例，具有如下有益效果：

21、本发明提供的发光二极管的缓冲层结构包括氧化石墨烯层、alon层、alinn层和n极性三维algan层。氧化石墨烯层具有优秀的力学性能、热性能和光性能，方便led结构的完整剥离，将led芯片集聚的热导出，并控制晶体缺陷，改善后续外延生长的质量。alon层能够减少gan晶体在pss侧壁生长，提高gan晶体质量，缓解衬底与外延层之间由于晶格失配和热失配引起的应力。沉积alinn层，缓解alon层与n极性三维algan层的晶格失配，提高后续沉积n极性三维algan层的晶体质量。最后沉积n极性三维algan层，提高半导体表面质量的同时降低异质结外延层的线位错密度，降低电子和空穴的非辐射复合，提高发光二极管的发光效率。

技术特征：

1.一种发光二极管外延片，其特征在于，包括衬底及依次沉积在所述衬底上的复合缓冲层、非掺杂gan层、n型gan层、多量子阱层、电子阻挡层和p型gan层；所述复合缓冲层包括氧化石墨烯层、alon层、alinn层和n极性三维algan层。

2.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述氧化石墨烯层的厚度为1nm～100nm。

3.如权利要求2所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述alon层中的o组分占比为0.01～0.5；

4.如权利要求3所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述alon层中，o组分占比沿外延方向逐渐降低。

5.如权利要求4所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述alinn层中的al组分占比为0.5～0.9；

6.如权利要求5所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述alinn层中，al组分占比沿外延方向逐渐降低。

7.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述n极性三维algan层中的al组分占比为0.01～0.5；

8.一种发光二极管外延片的制备方法，用于制备如权利要求1～7任一项所述的发光二极管外延片，其特征在于，包括以下步骤：

9.如权利要求8所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯层的沉积温度为800℃～1000℃，沉积压力为50torr～100torr，沉积后通入o2进行氧化处理，氧化处理的温度为800℃～1000℃；

10.一种发光二极管，其特征在于，所述发光二极管包括如权利要求1～7中任一项所述的发光二极管外延片。

技术总结
本发明公开了一种发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管，所述发光二极管外延片包括衬底及依次沉积在所述衬底上的复合缓冲层、非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层和P型GaN层；所述复合缓冲层包括氧化石墨烯层、AlON层、AlInN层和N极性三维AlGaN层。本发明能够降低外延层的位错密度，释放衬底与GaN外延层的应力，提高外延质量，减少缺陷导致的非辐射复合，从而提升发光二极管的发光效率。

技术研发人员：程龙,郑文杰,高虹,刘春杨,胡加辉,金从龙
受保护的技术使用者：江西兆驰半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17