[发明专利]一种发光二极管外延片及其制作方法

说明书

本发明公开了一种发光二极管外延片及其制作方法，属于半导体技术领域。制作方法包括：提供一图形化蓝宝石衬底；在图形化蓝宝石衬底设有图形的表面上形成氮化铝缓冲层，氮化铝缓冲层包括位于图形上的第一部分、以及位于图形之间的第二部分；在氮化铝缓冲层上涂覆光刻胶，位于第一部分上的光刻胶的厚度小于位于第二部分上的光刻胶的厚度；对光刻胶进行干法刻蚀，直到去除位于第一部分的顶部的光刻胶；去除第一部分的顶部；铺设二氧化硅材料；去除剩余的光刻胶，形成二氧化硅层状结构；依次生长N型氮化镓层、发光层和P型氮化镓层。本发明可以避免氮化铝缓冲层造成PSS顶端的外延缺陷，也可以利用氮化铝缓冲层缓解晶格失配。

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外延片及其制作方法。

背景技术

发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)是一种可以把电能转换成光能的半导体器件。芯片是LED的核心组件，芯片包括外延片以及设置在外延片上的电极。

现有的外延片包括衬底以及依次层叠在衬底上的N型半导体层、发光层和P型半导体层。其中，衬底的材料采用蓝宝石，N型半导体层、发光层和P型半导体层采用氮化镓(GaN)材料。

氮化镓材料和蓝宝石之间存在较大的晶格失配。为了缓解氮化镓材料和蓝宝石之间的晶格失配，一方面可以将衬底的表面刻蚀出周期排列的图形，形成图形化蓝宝石衬底(英文：Patterned Sapphire Substrate，简称：PSS)，利用图形的锥形斜面势能较高氮化镓不容易沉积的特点，促使氮化镓选择方向进行横向生长，合并和抵消氮化镓材料和蓝宝石晶格失配产生的位错和缺陷，提高外延片的生长质量；另一方面在衬底和氮化镓材料之间设置氮化铝(AlN)材料形成的缓冲层，利用氮化铝和蓝宝石(主要成分是氧化铝，即Al₂O₃)、氮化铝和氮化镓之间的晶格失配系数均较小，缓解氮化镓材料和蓝宝石之间的晶格失配，提高外延片的生长质量。

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：

如果在衬底采用PSS，同时在衬底和氮化镓材料之间设置氮化铝缓冲层，则由于氮化铝表面的使能低于蓝宝石，氮化镓材料在氮化铝缓冲层上很容易生长，氮化镓材料在PSS的锥形斜面上选择方向进行横向生长的特性会被破坏，无法合并和抵消氮化镓材料和蓝宝石晶格失配产生的位错和缺陷，外延片的生长质量反而会降低。

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外延片及其制作方法。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外延片的制作方法，所述制作方法包括：

提供一图形化蓝宝石衬底，所述图形化蓝宝石衬底的一个表面设有周期排列的图形；

在所述图形化蓝宝石衬底设有所述图形的表面上形成氮化铝缓冲层，所述氮化铝缓冲层包括位于所述图形上的第一部分、以及位于所述图形之间的第二部分；

在所述氮化铝缓冲层上涂覆光刻胶，位于所述第一部分上的光刻胶的厚度小于位于所述第二部分上的光刻胶的厚度；

对所述光刻胶进行干法刻蚀，直到去除位于所述第一部分的顶部的光刻胶；

去除所述第一部分的顶部；

在所述图形的顶部和剩余的所述光刻胶上铺设二氧化硅材料；

去除剩余的所述光刻胶、以及位于剩余的所述光刻胶上的二氧化硅材料，位于所述图形的顶部的二氧化硅材料形成二氧化硅层状结构；

在所述二氧化硅层状结构和剩余的所述氮化铝缓冲层上依次生长N型氮化镓层、发光层和P型氮化镓层。

可选地，所述提供一图形化蓝宝石衬底，包括：