[发明专利]LED芯片外延结构及其制备方法

说明书

本发明提供了一种LED芯片外延结构及其制备方法，其中，所述LED芯片外延结构从下至上依次包括：形成于衬底上的晶格缓冲层、底部缓冲层以及外延层，所述晶格缓冲层包括至少两层Al组分含量不同的结构层，且所述晶格缓冲层的晶格常数介于所述衬底与底部缓冲层之间。本发明通过在衬底和底部缓冲层之间形成晶格缓冲层，利用晶格缓冲层不仅可以解决衬底与外延结构之间存在的热失配和晶格失配问题，还能阻挡衬底中的杂质进入外延结构中，以获得高质量的外延结构。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种LED芯片外延结构及其制备方法。

背景技术

发光二极管(light-emitting diode，LED)因具有高效、节能环保、长寿命、体积小等优点，有望替代传统的白炽灯、荧光灯及气体放电灯成为新一代的照明光源，引起了产业及科研领域的广泛关注。自1962年第一只发光二极管诞生至今，发光二极管的各方面性能都得到了极大的提升，应用领域也越来越广。

而生产工艺成熟且成本低的Si衬底可以有效降低LED芯片的制造成本，同时也十分适合于制备大功率的LED器件。但是Si衬底与GaAs基AlGaInP体系的外延结构(即Si衬底与GaAs材料)存在较大的热失配和晶格失配等问题，使得无裂纹高质量的LED芯片外延结构的生长成为一个难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LED芯片外延结构及其制备方法，以解决衬底与外延结构的热失配和晶格失配问题，以及阻挡衬底中的杂质进入外延结构，进而获得高质量的外延结构。

为了实现上述目的以及其他相关目的，本发明提供了一种LED芯片外延结构，从下至上依次包括：形成于衬底上的晶格缓冲层、底部缓冲层以及外延层，所述晶格缓冲层包括至少两层Al组分含量不同的结构层，且所述晶格缓冲层的晶格常数介于所述衬底与底部缓冲层之间。

可选的，在所述的LED芯片外延结构中，所述晶格缓冲层包括依次堆叠的第一晶格缓冲层和第二晶格缓冲层，且所述第二晶格缓冲层的Al组分含量大于所述第一晶格缓冲层。

可选的，在所述的LED芯片外延结构中，所述第一晶格缓冲层的材质包括Al_rGa_1-rP，其中0.05≤r≤0.95。

可选的，在所述的LED芯片外延结构中，所述第二晶格缓冲层的材质包括Al_tGa_1-tP，其中0.05≤t≤0.95。

可选的，在所述的LED芯片外延结构中，所述第一晶格缓冲层的厚度大于所述第二晶格缓冲层的厚度。

可选的，在所述的LED芯片外延结构中，所述第一晶格缓冲层的厚度为100nm～400nm。

可选的，在所述的LED芯片外延结构中，所述第二晶格缓冲层的厚度为50nm～300nm。

可选的，在所述的LED芯片外延结构中，所述衬底包括Si衬底，所述底部缓冲层包括GaAs。

可选的，在所述的LED芯片外延结构中，所述LED芯片外延结构包括倒装LED芯片外延结构和正装LED芯片外延结构。

可选的，在所述的LED芯片外延结构中，所述正装LED芯片外延结构的外延层包括依次堆叠的分布式布拉格反射镜层、第一型缓冲层、第一型限制层、第一型空间层、有源层、第二型空间层、第二型限制层、第二型缓冲层、第二型窗口层以及第二型欧姆接触层。

可选的，在所述的LED芯片外延结构中，所述倒装LED芯片外延结构的外延层包括依次堆叠的腐蚀截止层、第一型欧姆接触层、第一型缓冲层、第一型窗口层、第一型限制层、第一型空间层、有源层、第二型空间层、第二型限制层、第二型缓冲层、第二型窗口层以及第二型欧姆接触层。