一种新型红光LED外延结构及其制备方法与流程

本发明涉及半导体制备的，特别涉及一种新型红光led外延结构及其制备方法。

背景技术：

1、algainp基红光发光二极管在固态照明、汽车照明、显示屏、光电传感等领域具有广泛应用，传统的algainp 红光led外延结构通常生长在gaas衬底上，但gaas衬底对可见光的吸收作用较强，导致发光效率较低，为了解决该问题，采用倒装algainp基红光led结构，在去除gaas衬底后，将外延层gap键合至蓝宝石基底上，然后采用激光剥离技术剥离蓝宝石基底，完成芯粒的转移，以有效避免gaas衬底的光吸收损耗；

2、由于深紫外激光因具有较高的光子能量和良好的加工效率，在激光剥离技术中广泛应用，在实际工艺中发现，266nm激光的光子能量约4.66ev，其在穿透外延层时，部分激光能量会到达多量子阱层，由于algainp材料的禁带宽度仅为约2.0ev，远低于266nm激光的光子能量，该部分激光会被量子阱强烈吸收，产生光生载流子和局部热效应，导致量子阱中非辐射复合中心增加，造成有源区晶格损伤，进而使器件的发光效率显著下降，如何有效降低或避免高能激光对量子阱造成的光学和热损伤，是algainp基红光led制造工艺中亟待解决的关键问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种新型红光led外延结构及其制备方法，解决的技术问题是，提供一种在激光剥离蓝宝石衬底时降低对有源层损伤的led外延结构。

2、为达成上述目的，本发明的解决方案为：一种新型红光led外延结构，包括外延层，外延层包括依次层叠的n型半导体层、有源层和p型半导体层，其特征在于：所述p型半导体层沿背离所述有源层的方向依次包括p型alinp限制层、p型dbr层和p型gap窗口层，p型dbr层为分布式布拉格反射层。

3、进一步的，n型半导体层沿靠近所述有源层的方向依次包括n型gaas缓冲层、n型gainp腐蚀截止层、n型gaas欧姆接触层、n型电流扩展层和n型alinp限制层。

4、进一步的，p型dbr层沿背离所述有源层的方向依次由第一dbr子层和第二dbr子层周期性交替生长而成，生长周期10，每个周期以第一dbr子层开始，以第二dbr子层结束；

5、第一dbr子层材料为(alxga1-x)0.5in0.5p，第二dbr子层的材料为alinp；

6、第一dbr子层的折射率为，第二dbr子层的折射率为，p型gap窗口层的折射率为，，。

7、更进一步的，第一dbr子层的al组分为0.5，并保持al组分恒定生长。

8、更进一步的，p型gap窗口层用于与临时衬底进行晶圆键合，p型dbr层用于反射从临时衬底一侧入射并穿过所述p型gap窗口层的激光，以减少激光到达所述有源层的能量，第一dbr子层和第二dbr子层的光学厚度均为入射激光波长的1/4。

9、更进一步的，临时衬底为蓝宝石衬底。

10、更进一步的，p型dbr层用于对波长为266nm的激光进行反射，第一dbr子层的生长厚度为，第二dbr子层的生长厚度为。

11、进一步的，p型dbr层生长过程中，温度保持在700-720℃，并持续通入cp2mg进行p型掺杂。

12、进一步的，p型alinp限制层沿背离所述有源层的方向包括依次层叠的第一alinp限制层和第二alinp限制层；第一alinp限制层不进行掺杂，第二alinp限制层为p型掺杂；

13、第一alinp限制层的生长厚度为nm，其中为正整数，取值范围为1~3，第二alinp限制层的生长厚度为nm，其中为正整数，取值范围为10~12。

14、本发明还提供一种新型红光led外延结构的制备方法，用于制作上述的新型红光led外延结构，包括以下步骤：

15、s1，生成所述外延层，并在所述p型gap窗口层背离p型dbr层一侧形成有临时衬底；

16、s2，激光扫描临时衬底，以去除临时衬底，p型dbr层用于激光在扫描时反射激光。

17、更进一步的，还包括以下步骤：

18、步骤s11，提供一n型gaas衬底，在n型gaas衬底上沿背离所述n型gaas衬底的方向依次生长n型半导体层、有源层和p型半导体层，得到外延层；

19、步骤s12，外延层生长完成后，将带有n型gaas衬底的外延层，通过p型gap窗口背离有源层一侧与临时衬底进行晶圆键合，使外延层转移至临时衬底上；所述临时衬底为蓝宝石衬底；

20、步骤s13，去除n型gaas衬底，使n型半导体层露出，外延层以p型gap窗口层一侧固定于临时衬底上，临时衬底位于p型gap窗口背离p型dbr层一侧；

21、步骤s14，采用波长为266nm的激光对临时衬底进行扫描并剥离，得到所述外延层。

22、采用上述方案后，本发明的有益效果在于：

23、（1）在p型限制层和p型窗口层之间设置p型dbr层，降低激光对有源层的损伤；p型dbr层为分布式布拉格反射层，能够在外延层的制备过程中反射激光，当激光射入，经过p型窗口层到达p型dbr层时，被高效反射，减少激光继续向有源层方向传播，抑制量子阱处的光生载流子和局部热效应的形成，降低非辐射复合中心，达到保护量子阱的目的，提高器件的内量子效率和稳定性；

24、（2）p型dbr层为折射率不同的第一dbr子层和第二dbr子层周期性交替生长得到，并在p型窗口层、第二dbr子层、第一dbr子层和p型限制层依次形成折射率明显高低交替阶跃分布的折射率阶梯结构，形成有效的光学反射界面。

25、（3）本发明在制备过程中，蓝宝石衬底作为外延层的临时转移载体，在完成衬底转移后即被去除，最终得到不含衬底的独立外延结构，外延层中的p型dbr层能够在激光剥离蓝宝石衬底时，对激光进行高效反射，使量子阱得到有效保护，实现了外延层的无损转移。

1.一种新型红光led外延结构，其特征在于：包括外延层，外延层包括依次层叠的n型半导体层、有源层和p型半导体层，其特征在于：所述p型半导体层沿背离所述有源层的方向依次包括p型alinp限制层、p型dbr层和p型gap窗口层，p型dbr层为分布式布拉格反射层。

2.如权利要求1所述的新型红光led外延结构，其特征在于：所述n型半导体层沿靠近所述有源层的方向依次包括n型gaas缓冲层、n型gainp腐蚀截止层、n型gaas欧姆接触层、n型电流扩展层和n型alinp限制层。

3.如权利要求1所述的新型红光led外延结构，其特征在于：所述p型dbr层沿背离所述有源层的方向依次由第一dbr子层和第二dbr子层周期性交替生长而成，生长周期10，每个周期以第一dbr子层开始，以第二dbr子层结束；

4.如权利要求3所述的新型红光led外延结构，其特征在于：所述第一dbr子层的al组分为0.5，并保持al组分恒定生长。

5.如权利要求3所述的新型红光led外延结构，其特征在于：所述p型gap窗口层用于与临时衬底进行晶圆键合，p型dbr层用于反射从临时衬底一侧入射并穿过所述p型gap窗口层的激光，以减少激光到达所述有源层的能量，第一dbr子层和第二dbr子层的光学厚度均为入射激光波长的1/4。

6.如权利要求5所述的新型红光led外延结构，其特征在于：所述临时衬底为蓝宝石衬底。

7.如权利要求5所述的新型红光led外延结构，其特征在于：所述p型dbr层用于对波长为266nm的激光进行反射，第一dbr子层的生长厚度为，第二dbr子层的生长厚度为。

8.如权利要求1所述的新型红光led外延结构，其特征在于：所述p型dbr层生长过程中，温度保持在700-720℃，并持续通入cp2mg进行p型掺杂。

9.如权利要求1所述的新型红光led外延结构，其特征在于：所述p型alinp限制层沿背离所述有源层的方向包括依次层叠的第一alinp限制层和第二alinp限制层；第一alinp限制层不进行掺杂，第二alinp限制层为p型掺杂；

10.一种新型红光led外延结构的制备方法，其特征在于：用于制作如权利要求1-9任意一项所述的新型红光led外延结构，包括以下步骤：

11.如权利要求10所述的新型红光led外延结构的制备方法，其特征在于：还包括以下步骤：