一种发光二极管外延片及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种发光二极管外延片及其制造方法，属于半导体技术领域。所述发光二极管外延片包括蓝宝石衬底、以及依次层叠在蓝宝石衬底上的GaN低温缓冲层、GaN高温缓冲层、N型GaN层、应力释放层、发光层、P型电子阻挡层、P型GaN层，发光二极管外延片还包括设置在蓝宝石衬底和低温缓冲层之间的AlN低温缓冲层和AlN高温缓冲层，AlN低温缓冲层的生长温度为450～700℃，AlN高温缓冲层的生长温度为1000～1200℃。本发明专利技术通过在蓝宝石衬底和低温缓冲层之间设置AlN低温缓冲层和AlN高温缓冲层，有效降低GaN基材料与蓝宝石衬底之间的晶格失配和热失配，降低外延片的缺陷密度，提高抗静电能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种发光二极管外延片及其制造方法。
技术介绍
半导体LED具有高效节能、绿色环保的优点，在交通指示、户外全色显示等领域有着广泛的应用，尤其是大功率LED有望成为新一代光源进入千家万户，引起人类照明史的革命。目前普通通过蓝光LED实现半导体白光源，因此制备高亮度高可靠的蓝光LED是非常重要的。GaN基材料(包括InGaN、GaN、AlGaN、AlInGaN合金)具有禁带宽度大、电子漂移速度不易饱和、击穿场强大、介电常数小、导热性能好、耐高温、抗腐蚀等优点，广泛应用于制造蓝光LED。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题：GaN基材料绝大多数生长在蓝宝石衬底上，由于GaN基材料与蓝宝石衬底之间有较大的晶格失配度和较大的热膨胀系数差异，导致GaN外延层内产生高密度的缺陷，抗静电能力较差，静电放电会造成LED突发性失效或潜在性失效。
技术实现思路
为了解决现有技术缺陷密度较高、抗静电能力较差的问题，本专利技术实施例提供了一种发光二极管外延片及其制造方法。所述技术方案如下：一方面，本专利技术实施例提供了一种发光二极管外延片，所述发光二极管外延片包括蓝宝石衬底、以及依次层叠在所述蓝宝石衬底上的GaN低温缓冲层、GaN高温缓冲层、N型GaN层、应力释放层、发光层、P型电子阻挡层、P型GaN层，所述发光二极管外延片还包括设置在所述蓝宝石衬底和所述低温缓冲层之间的AlN低温缓冲层和AlN高温缓冲层，所述AlN低温缓冲层的生长温度为450～700℃，所述AlN高温缓冲层的生长温度为1000～1200℃。可选地，所述AlN低温缓冲层和所述AlN高温缓冲层的厚度之和为10～80nm。可选地，所述AlN低温缓冲层的厚度为5～20nm。可选地，所述AlN高温缓冲层的厚度为5～60nm。另一方面，本专利技术实施例提供了一种发光二极管外延片的制造方法，所述制造方法包括：在蓝宝石衬底上生长AlN低温缓冲层，所述AlN低温缓冲层的生长温度为450～700℃；在所述AlN低温缓冲层上生长AlN高温缓冲层，所述AlN高温缓冲层的生长温度为1000～1200℃；在所述AlN高温缓冲层上生长GaN低温缓冲层；在所述GaN低温缓冲层上生长GaN高温缓冲层；在所述GaN高温缓冲层上生长N型GaN层；在所述N型GaN层上生长应力释放层；在所述应力释放层上生长发光层；在所述发光层上生长P型电子阻挡层；在所述P型电子阻挡层上生长P型GaN层。可选地，所述AlN低温缓冲层和所述AlN高温缓冲层的厚度之和为10～80nm。可选地，所述AlN低温缓冲层的厚度为5～20nm。可选地，所述AlN高温缓冲层的厚度为5～60nm。可选地，所述AlN低温缓冲层的生长压力为30～100torr。可选地，所述AlN高温缓冲层的生长压力为30～100torr。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过在蓝宝石衬底和低温缓冲层之间设置AlN低温缓冲层和AlN高温缓冲层，由于蓝宝石衬底的主要成分是Al2O3，因此AlN低温缓冲层和AlN高温缓冲层可以有效降低GaN基材料与蓝宝石衬底之间的晶格失配和热失配，降低外延片的缺陷密度，提高抗静电能力。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例，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是本专利技术实施例一提供的一种发光二极管外延片的结构示意图；图2是本专利技术实施例二提供的一种发光二极管外延片的制造方法的流程图；图3是本专利技术实施例三提供的一种发光二极管外延片的制造方法的流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。实施例一本专利技术实施例提供了一种发光二极管外延片，参见图1，该发光二极管外延片包括蓝宝石衬底1、以及依次层叠在蓝宝石衬底上的AlN低温缓冲层2、AlN高温缓冲层3、GaN低温缓冲层4、GaN高温缓冲层5、N型GaN层6、应力释放层7、发光层8、P型电子阻挡层9、P型GaN层10。在本实施例中，AlN低温缓冲层2的生长温度低于AlN高温缓冲层3的生长温度。具体地，AlN低温缓冲层2的生长温度为450～700℃，AlN高温缓冲层3的生长温度为1000～1200℃。可选地，AlN低温缓冲层2和AlN高温缓冲层3的厚度之和可以为10～80nm。可选地，AlN低温缓冲层2的厚度可以为5～20nm。可选地，AlN高温缓冲层3的厚度可以为5～60nm。可选地，AlN低温缓冲层2的生长压力可以为30～100torr。可选地，AlN低温缓冲层2的生长压力为30～100torr。具体地，GaN低温缓冲层4的生长温度低于GaN高温缓冲层5的生长温度。应力释放层7和发光层8均可以包括交替形成的InGaN层和GaN层，应力释放层7中InGaN层的厚度与发光层8中InGaN层的的厚度不同，应力释放层7中GaN层的厚度与发光层8中GaN层的的厚度不同。P型电子阻挡层9为P型AlGaN层。本专利技术实施例通过在蓝宝石衬底和低温缓冲层之间设置AlN低温缓冲层和AlN高温缓冲层，由于蓝宝石衬底的主要成分是Al2O3，因此AlN低温缓冲层和AlN高温缓冲层可以有效降低GaN基材料与蓝宝石衬底之间的晶格失配和热失配，降低外延片的缺陷密度，提高抗静电能力。实施例二本专利技术实施例提供了一种发光二极管外延片的制造方法，适用于制造实施例一提供的发光二极管外延片，参见图2，该制造方法包括：步骤201：在蓝宝石衬底上生长AlN低温缓冲层。在本实施例中，AlN低温缓冲层的生长温度为450～700℃。可选地，AlN低温缓冲层的厚度可以为5～20nm。可选地，AlN低温缓冲层的生长压力可以为30～100torr。步骤202：在AlN低温缓冲层上生长AlN高温缓冲层。在本实施例中，AlN高温缓冲层的生长温度为1000～1200℃。可选地，AlN低温缓冲层的生长压力为30～100torr。可选地，AlN高温缓冲层的厚度可以为5～60nm。可选地，AlN低温缓冲层和AlN高温缓冲层的厚度之和可以为10～80nm。步骤203：在AlN高温缓冲层上生长GaN低温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管外延片，所述发光二极管外延片包括蓝宝石衬底、以及依次层叠在所述蓝宝石衬底上的GaN低温缓冲层、GaN高温缓冲层、N型GaN层、应力释放层、发光层、P型电子阻挡层、P型GaN层，其特征在于，所述发光二极管外延片还包括设置在所述蓝宝石衬底和所述低温缓冲层之间的AlN低温缓冲层和AlN高温缓冲层，所述AlN低温缓冲层的生长温度为450～700℃，所述AlN高温缓冲层的生长温度为1000～1200℃。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管外延片，所述发光二极管外延片包括蓝宝石衬底、以及
依次层叠在所述蓝宝石衬底上的GaN低温缓冲层、GaN高温缓冲层、N型GaN
层、应力释放层、发光层、P型电子阻挡层、P型GaN层，其特征在于，所述
发光二极管外延片还包括设置在所述蓝宝石衬底和所述低温缓冲层之间的AlN
低温缓冲层和AlN高温缓冲层，所述AlN低温缓冲层的生长温度为450～700℃，
所述AlN高温缓冲层的生长温度为1000～1200℃。
2.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述AlN低温
缓冲层和所述AlN高温缓冲层的厚度之和为10～80nm。
3.根据权利要求1或2所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述AlN
低温缓冲层的厚度为5～20nm。
4.根据权利要求1或2所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述AlN
高温缓冲层的厚度为5～60nm。
5.一种发光二极管外延片的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：
在蓝宝石衬底上生长AlN低温缓冲层，所述AlN低温缓冲层的生长温度为
450～700℃；
在所述AlN...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡任浩，
申请(专利权)人：华灿光电苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32