專利名稱：Led外延結(jié)構(gòu)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光二極管(LED)制造領(lǐng)域，特別是涉及一種LED外延片及其制備方法。
背景技術(shù)：
氮化鎵(GaN)材料為直接帶隙半導(dǎo)體，帶隙從1.8 6.2eV連續(xù)可調(diào)，是生產(chǎn)高亮度藍、綠光和白光LED的首選材料，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于大屏幕彩色顯示、車輛及交通信號、室內(nèi)外裝飾照明、景觀裝飾照明、標(biāo)識標(biāo)牌指示、太陽能路燈、智能交通控制和通用照明等工程以及手機、電腦、音響及家電產(chǎn)品的指示光源等。在目前的LED市場上，由于傳統(tǒng)的平面電極結(jié)構(gòu)的LED芯片中存著電流擁擠效應(yīng)和發(fā)光面積小的問題，垂直電極結(jié)構(gòu)的LED芯片成為主流解決方案之一。為了實現(xiàn)這種垂直結(jié)構(gòu)，需要采用激光剝離實現(xiàn)襯底與發(fā)光外延層的分離。圖1為現(xiàn)有技術(shù)LED外延結(jié)構(gòu)的剖面示意圖，如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)先在襯底10上依次生長緩沖層11、犧牲層12、N型氮化鎵(N-GaN)層131、量子阱層132以及P型氮化鎵(P-GaN)層133等，N型氮化鎵(N-GaN)層131、量子阱層132以及P型氮化鎵(P-GaN)層133構(gòu)成實現(xiàn)LED發(fā)光的發(fā)光外延層13 ；然后在用激光熔化緩沖層11和所述犧牲層12以實現(xiàn)襯底10與發(fā)光外延層13的剝離。但在激光剝離的過程中，由于緩沖層11、犧牲層12和N型氮化鎵層131透光，激光會穿過緩沖層11、犧牲層12和N型氮化鎵層131到達量子阱層132，造成量子阱層132的損傷，從而造成LED發(fā)光效率降低。因此，如何減少或避免剝離襯底時激光對量子阱層的光損傷，已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)有技術(shù)LED外延結(jié)構(gòu)存在對其進行激光剝離時LED外延結(jié)構(gòu)的量子阱層會出現(xiàn)光損傷的問題，本發(fā)明提供一種能解決上述問題的LED外延結(jié)構(gòu)及其制備方法。本發(fā)明提供一種LED外延結(jié)構(gòu)，其包括自下至上依次排列的襯底、緩沖層、犧牲層、N型氮化鎵層、量子阱層和P型氮化鎵層，其特征在于:所述犧牲層與所述量子阱層之間還具有一光屏蔽層，所述光屏蔽層對用于剝離襯底的激光的吸收率大于相同厚度的N型氮化鎵材料層對激光的吸收率。進一步的，在所述LED外延結(jié)構(gòu)中，所述光屏蔽層位于所述犧牲層和所述N型氮化鎵層之間，或位于所述N型氮化鎵層和所述量子阱層之間，或嵌于所述N型氮化鎵層中。進一步的,在所述LED外延結(jié)構(gòu)中,所述光屏蔽層具有粗糙表面。進一步的，在所述LED外延結(jié)構(gòu)中，所述犧牲層的材料為氮化鎵或氮化鋁鎵。進一步的，在所述LED外延結(jié)構(gòu)中，所述光屏蔽層為一層或多層無圖形膜。進一步的，在所述LED外延結(jié)構(gòu)中，所述光屏蔽層的材料對激光的吸收率高于N型氮化鎵對激光的吸收率。
進一步的，在所述LED外延結(jié)構(gòu)中，所述光屏蔽層的材料為氮化硼及氮化鋁中的
一種或其組合。進一步的，在所述LED外延結(jié)構(gòu)中，所述光屏蔽層包括若干圖形化的子光屏蔽層和連接層，所述子光屏蔽層的圖形相互配合，以使在對所述襯底進行激光剝離時從所述襯底一側(cè)入射的激光能夠被所述子光屏蔽層阻擋，所述連接層位于若干所述子光屏蔽層之間，所述連接層的材料為氮化鋁鎵、氮化鋁、氮化鎵中的一種或幾種的組合，所述子光屏蔽層的材料對激光的吸收率高于N型氮化鎵對激光的吸收率。進一步的，在所述LED外延結(jié)構(gòu)中，所述第一光屏蔽層的材料為氮化硼、氮化鋁、光屏蔽金屬、光屏蔽氧化物或光屏蔽聚合物中的一種或幾種的組合，所述第二光屏蔽層的材料為氮化硼、氮化鋁、光屏蔽金屬、光屏蔽氧化物或光屏蔽聚合物中的一種或幾種的組
口 ο進一步的，在所述LED外延結(jié)構(gòu)中，所述光屏蔽層包括一圖形化的第一子光屏蔽層、一圖形化的第二子光屏蔽層和一連接層，所述第一子光屏蔽層的圖形和所述第二子光屏蔽層的圖形的位置相互補，所述連接層位于所述第一子光屏蔽層和所述第二子光屏蔽層之間。進一步的，在所述LED外延結(jié)構(gòu)中，所述第一子光屏蔽層和所述第二子光屏蔽層的橫截面形狀均為格子形。進一步的，本發(fā)明還提供一種LED外延結(jié)構(gòu)的制備方法，其包括:提供襯底；在所述襯底上制備緩沖層；在所述緩沖層上制備犧牲層； 在所述犧牲層上制備N型氮化鎵層；在所述N型氮化鎵層上制備量子阱層；在所述量子阱層上制備P型氮化鎵層；在所述襯底上制備緩沖層的步驟和在所述N型氮化鎵層上制備量子阱層的步驟之間，還包括制備一光屏蔽層，所述光屏蔽層位于所述犧牲層與所述量子阱層之間，所述光屏蔽層對用于剝離襯底的激光的吸收率大于相同厚度的N型氮化鎵材料層對激光的吸收率。進一步的，在所述LED外延結(jié)構(gòu)的制備方法中，制備一光屏蔽層，所述光屏蔽層位于所述犧牲層與所述量子阱層之間的步驟包括在所述緩沖層上制備犧牲層的步驟和在所述犧牲層上制備N型氮化鎵層的步驟之間，在所述犧牲層上制備所述光屏蔽層；或在所述犧牲層上制備N型氮化鎵層的步驟和在所述N型氮化鎵層上制備量子阱層的步驟之間，在所述N型氮化鎵層上制備所述光屏蔽層；或在所述犧牲層上制備第一 N型氮化鎵層；在所述第一 N型氮化鎵層上制備所述光屏蔽層；在所述光屏蔽層上制備第二N型氮化鎵層。進一步的，在所述LED外延結(jié)構(gòu)的制備方法中，在制備所述光屏蔽層之前，對所述光屏蔽層直接沉積在其上的所述犧牲層、所述N型氮化鎵層或所述第一 N型氮化鎵層的表面進行粗化，使得制備的所述光屏蔽層具有粗糙表面。
進一步的，在所述LED外延結(jié)構(gòu)的制備方法中，所述光屏蔽層為一層或多層無圖形膜，所述光屏蔽層的材料對激光的吸收率高于N型氮化鎵對激光的吸收率。進一步的，在所述LED外延結(jié)構(gòu)的制備方法中，所述光屏蔽層的材料為氮化硼及氮化鋁中的一種或其組合。進一步的，在所述LED外延結(jié)構(gòu)的制備方法中，所述光屏蔽層第一子光屏蔽層、第二子光屏蔽層和連接層，所述子光屏蔽層的圖形互補，所述連接層的材料為氮化鋁鎵、氮化鋁、氮化鎵中的一種或幾種的組合，所述子光屏蔽層的材料對激光的吸收率高于N型氮化鎵對激光的吸收率，其中，制備所述光屏蔽層的步驟包括:生長一第一子光屏蔽層；在所述第一子光屏蔽層上生長一連接層；在所述連接層上生長一第二子光屏蔽層；進一步的，在所述LED外延結(jié)構(gòu)的制備方法中，所述第一光屏蔽層的材料為氮化硼、氮化鋁、光屏蔽金屬、光屏蔽氧化物或光屏蔽聚合物中的一種或幾種的組合，所述第二光屏蔽層的材料為氮化硼、氮化鋁、光屏蔽金屬、光屏蔽氧化物或光屏蔽聚合物中的一種或幾種的組合。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件及其制備方法具有以下優(yōu)點:1.本發(fā)明的LED外延結(jié)構(gòu)中，在所述犧牲層與所述量子阱層之間具有一可光屏蔽層，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，所述光屏蔽層對激光具有較好的屏蔽效果，當(dāng)對所述LED外延結(jié)構(gòu)進行激光剝離時，所述光屏蔽層減少或阻止激光到達量子阱層而造成量子阱層的光損傷，從而保證量子阱層的發(fā)光效率。2.本發(fā)明的LED外延結(jié)構(gòu)中，所述光屏蔽層為一層或多層無圖形膜，所述光屏蔽層的材料為氮化硼及氮化鋁中的一種或其組合，氮化硼和氮化鋁對激光的吸收率高于N型氮化鎵對激光的吸收率；并且，氮化硼和氮化鋁的晶格與N型氮化鎵的晶格相匹配，使得在光屏蔽層上生長的N型氮化鎵層或量子阱層具有較好的晶格；另外，氮化硼和氮化鋁的熔點高，耐高溫性好，在用激光熔化緩沖層時，光屏蔽層能保持性能穩(wěn)定而不被破壞。3.本發(fā)明的LED外延結(jié)構(gòu)中，所述光屏蔽層包括若干圖形化的子光屏蔽層和連接層，所述子光屏蔽層的圖形相互配合，在對所述襯底進行激光剝離時，激光能夠完全被阻擋而不會直接到達所述量子阱層而造成量子阱層的光損傷；同時，所述連接層與所述光屏蔽層的上一層和下一層相連接，所述連接層的材料為氮化鋁鎵、氮化鋁、氮化鎵中的一種或幾種的組合，從而保證所述連接層的晶格所述光屏蔽層的上一層和下一層相連接的晶格相匹配，使得在所述光屏蔽層上制備所述N型氮化鎵層或量子阱層時，半導(dǎo)體材料的晶格具有連貫性，使得所述N型氮化鎵層或量子阱層能生長出較好的晶格，保證所述發(fā)光外延層具有較好的發(fā)光效率。4.本發(fā)明的LED外延結(jié)構(gòu)中，所述光屏蔽層具有粗糙的表面，粗糙的表面可以增加光屏蔽層對光的散射，從而進一步的減少激光光線進入量子阱層，以保證量子阱層的發(fā)光效率。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)LED外延結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖2是本發(fā)明第一實施方式的LED外延結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖3是本發(fā)明第二實施方式的LED外延結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖4是本發(fā)明第二實施方式的第二子光屏蔽層的橫截面形狀示意圖；圖5a_圖5e是本發(fā)明第二實施方式中光屏蔽層的制備過程；圖6是本發(fā)明第三實施方式的LED外延結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖7a_圖7e是本發(fā)明第三實施方式中光屏蔽層的制備過程；圖8是本發(fā)明第四實施方式的LED外延結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖9是本發(fā)明第五實施方式的LED外延結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖10是本發(fā)明第六實施方式的LED外延結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖11是本發(fā)明第七實施方式的LED外延結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖12是本發(fā)明第八實施方式的LED外延結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖13是本發(fā)明第九實施方式的LED外延結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
具體實施例方式現(xiàn)有技術(shù)的LED外延結(jié)構(gòu)中，在襯底上依次生長緩沖層、犧牲層、N型氮化鎵層、量子阱層以及P型氮化鎵層等，但在用激光對襯底進行剝離時，激光會穿過所述緩沖層、犧牲層和N型氮化鎵層而對量子阱層造成損傷。發(fā)明人經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)LED外延結(jié)構(gòu)的深入研究發(fā)現(xiàn)，所述緩沖層、犧牲層和N型氮化鎵層對激光的吸收效率低而造成激光穿過所述緩沖層、犧牲層和N型氮化鎵層，當(dāng)在所述犧牲層與所述量子阱層之間制備一層可光屏蔽層，所述光屏蔽層對用于剝離襯底的激光的吸收率大于相同厚度的N型氮化鎵材料層對激光的吸收率，所述光屏蔽層可以有效地減少或阻止激光到達所述量子阱層。現(xiàn)有技術(shù)的LED外延結(jié)構(gòu)并沒有設(shè)置所述光屏蔽層來阻擋激光穿過所述犧牲層和N型氮化鎵層，從而避免對量子阱層造成的損傷。有鑒于上述的研究，本發(fā)明提出一種可以避免剝離襯底時激光對量子阱層的光損傷的LED外延結(jié)構(gòu)，所述LED外延結(jié)構(gòu)包括其包括自下至上依次排列的襯底、緩沖層、犧牲層、N型氮化鎵層、量子阱層和P型氮化鎵層，所述犧牲層與所述量子阱層之間具有一光屏蔽層，所述光屏蔽層對用于剝離襯底的激光的吸收率大于相同厚度的N型氮化鎵材料層對激光的吸收率。其中所述光屏蔽層位于所述犧牲層和所述N型氮化鎵層之間，或位于所述N型氮化鎵層和所述量子阱層之間。進一步的，為了使所述光屏蔽層上的所述發(fā)光外延層生長出較好的晶格，所述光屏蔽層材料的晶格與發(fā)光外延層材料的晶格相匹配，以保證所述發(fā)光外延層具有較好的晶格；或所述子光屏蔽層的圖形相互配合，在對所述襯底進行激光剝離時，所述子光屏蔽層能夠完全阻擋激光而避免激光直接到達所述量子阱層，所述連接層位于若干所述子光屏蔽層之間，所述連接層的材料為氮化鋁鎵、氮化鋁、氮化鎵中的一種或幾種的組合，所述連接層材料的晶格與發(fā)光外延層材料的晶格相匹配，以保證所述發(fā)光外延層具有較好的晶格。與現(xiàn)有技術(shù)LED外延結(jié)構(gòu)相比較，本發(fā)明的LED外延結(jié)構(gòu)中，所述犧牲層與所述量子阱層之間具有一光屏蔽層，所述光屏蔽層減少或阻止激光到達量子阱層而造成量子阱層的光損傷，從而保證量子阱層的發(fā)光效率。
請參閱圖2，圖2是本發(fā)明第一實施方式的LED外延結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。在本實施例中，所述光屏蔽層24位于所述犧牲層22和所述N型氮化鎵層231之間，所述光屏蔽層24為一層或多層無圖形膜。所述LED外延結(jié)構(gòu)2自下至上依次排列的襯底20、緩沖層21、犧牲層22、光屏蔽層24、N型氮化鎵層231、量子阱層232和P型氮化鎵層233，其中，N型氮化鎵層231、量子阱層232和P型氮化鎵層233構(gòu)成發(fā)光外延層23。襯底20的材料不做限制，可以為本領(lǐng)域常用的材料，如襯底21的材料一般為藍寶石或碳化硅等；緩沖層22的材料一般為氮化鎵、氮化鋁鎵、氮化銦鎵等氮化物，緩沖層22的厚度為20nm 30nm，以保證在激光剝離時能將熱量傳遞給所述犧牲層22，以使所述犧牲層22能夠被熱分解；所述犧牲層22的材料為氮化鎵或氮化鋁鎵，以保證與N型氮化鎵層231的晶格相匹配。光屏蔽層24可以為一層無圖形膜，或由多層無圖形膜層疊而成。光屏蔽層24的材料對激光的吸收率高于N型氮化鎵對激光的吸收率，使得光屏蔽層24對激光的吸收率高于N型氮化鎵層231對激光的吸收率，從而使得當(dāng)在用激光熔化所述犧牲層22實現(xiàn)襯底20與發(fā)光外延層23的剝離時，激光被光屏蔽層24阻擋而不會到達量子阱層232。較佳的，所述光屏蔽層24的材料為氮化硼及氮化鋁中的一種或其組合，氮化硼和氮化鋁對激光的吸收率高于N型氮化鎵對激光的吸收率，并且氮化硼和氮化鋁的晶格與N型氮化鎵的晶格相匹配，使得在光屏蔽層24上生長的N型氮化鎵層231具有較好的晶格。并且氮化硼和氮化鋁的熔點高，耐高溫性好，在用激光熔化犧牲層22時，光屏蔽層24保持性能穩(wěn)定而不被破壞。例如，光屏蔽層24可以為一層氮化硼材料的無圖形膜，或為一層氮化硼及一層氮化鋁層疊的無圖形膜。較佳的，所述光屏蔽層24具有粗糙表面，粗糙的表面可以增加光屏蔽層24對光的散射以減少激光光線進入量子阱層232，當(dāng)在用激光熔化犧牲層22實現(xiàn)襯底20與發(fā)光外延層23的剝離時，光屏蔽層24能夠更好地阻擋激光，避免激光對量子阱層232的損傷。以下說明本實施例中LED芯片制備方法的工藝步驟。首先，提供襯底20。然后，采用常規(guī)的方法在所述襯底21上制備緩沖層21，如金屬有機化合物化學(xué)氣相沉淀或物理氣相沉積等沉積方法。隨后，采用常規(guī)的方法在所述緩沖層21上制備犧牲層22。較佳的，在制備光屏蔽層24的之前，對犧牲層22進行粗糙化，以使得隨后制備的犧牲層22具有粗糙的表面。由于在本實施例中，所述光屏蔽層24位于所述犧牲層22和所述N型氮化鎵層231之間，所以在在所述緩沖層21上制備犧牲層22之后，在犧牲層22上制備光屏蔽層24。本實施例中，光屏蔽層24可以采用常規(guī)的金屬有機化合物化學(xué)氣相沉淀或物理氣相沉積等沉積方法制備。接著，進行在所述光屏蔽層24上制備N型氮化鎵層231，由于在本實施例中，光屏蔽層24位于所述犧牲層22和所述N型氮化鎵層231之間，所以采用常規(guī)的方法在光屏蔽層24上制備N型氮化鎵層231，如金屬有機化合物化學(xué)氣相沉淀或物理氣相沉積等沉積方法。隨后，采用常規(guī)的金屬有機化合物化學(xué)氣相沉淀或物理氣相沉積等沉積方法在所述N型氮化鎵層231上制備量子阱層232。
最后，采用常規(guī)的金屬有機化合物化學(xué)氣相沉淀或物理氣相沉積等沉積方法在所述量子阱層232上制備P型氮化鎵層233。在本實施例中，所述LED外延結(jié)構(gòu)2用于制備需要剝離的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片，在制備需要剝離的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片時，利用激光加熱分解犧牲層22，以實現(xiàn)所述襯底20與所述N型氮化鎵層231、量子阱層232和P型氮化鎵層233的分離。在利用激光加熱分解犧牲層22的過程中，無圖形膜層的光屏蔽層24可以減少或阻止激光到達量子阱層232而造成量子阱層232的光損傷，從而保證量子阱層232的發(fā)光效率。請參閱圖3，圖3是本發(fā)明第二實施方式的LED外延結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。所述第二實施方式的LED外延結(jié)構(gòu)3與所述第一實施方式的LED外延結(jié)構(gòu)2基本相同，其區(qū)別在于:所述光屏蔽層34包括一圖形化的第一子光屏蔽層341、一圖形化的第二子光屏蔽層342和一連接層343，所述第一子光屏蔽層341的圖形和所述第二子光屏蔽層342的圖形的位置相互補，以保證從所述襯底方向入射的激光均能被所述光屏蔽層34阻擋，不會到達所述量子阱層332，所述連接層343位于所述第一子光屏蔽層341和所述第二子光屏蔽層342之間，使得所述光屏蔽層34與所述N型氮化鎵層231之間具有較佳的晶格匹配。所述第一子光屏蔽層341的材料較佳的為氮化硼、氮化鋁、光屏蔽金屬、光屏蔽氧化物或光屏蔽聚合物中的一種或幾種的組合，氮化硼、氮化鋁、光屏蔽金屬、光屏蔽氧化物或光屏蔽聚合物對激光的吸收率高于N型氮化鎵對激光的吸收率，能有效地阻擋激光。所述第二子光屏蔽層342的材料較佳的為氮化硼、氮化鋁、光屏蔽金屬、光屏蔽氧化物或光屏蔽聚合物中的一種或幾種的組合，氮化硼、氮化鋁、光屏蔽金屬、光屏蔽氧化物或光屏蔽聚合物對激光的吸收率高于N型氮化鎵對激光的吸收率，能有效地阻擋激光。其中，所述第一子光屏蔽層341的材料和所述第二子光屏蔽層342的材料可以相同，也可以不同。所述連接層343的材料較佳的為氮化鋁鎵、氮化鋁、氮化鎵中的一種或幾種的組合，氮化鋁鎵、氮化鋁、氮化鎵的晶格與所述緩沖層32和所述N型氮化鎵層231之間具有較佳的晶格匹配，能夠使所述連接層343上的所述N型氮化鎵層231具有較好的晶格。所述第一子光屏蔽層341和所述第二子光屏蔽層342的橫截面形狀可以為任何規(guī)則圖形或不規(guī)則圖形，較佳的，所述第一子光屏蔽層341和所述第二子光屏蔽層342的橫截面形狀均為格子形，如圖4所示，格子部分作為結(jié)晶核，格子狀露出的GaN(在本實施例中為犧牲層32或連接層343)區(qū)域可以作為接下來要沉積的連接層343或N型氮化鎵層231的結(jié)晶核，可以達到較好的激光屏蔽的效果，但所述第一子光屏蔽層341和所述第二子光屏蔽層342的橫截面形狀并不限于格子形，如條形等亦在本發(fā)明的思想范圍之內(nèi)。較佳的，所述第一子光屏蔽層341和所述第二子光屏蔽層342具有粗糙表面，粗糙的表面可以增加所述第一子光屏蔽層341和所述第二子光屏蔽層342對光的散射，當(dāng)在用激光熔化犧牲層32實現(xiàn)襯底30與發(fā)光外延層33的剝離時，所述第一子光屏蔽層341和所述第二子光屏蔽層342能夠更好地阻擋激光，避免激光對量子阱層332的損傷。由于在本實施例中，所述光屏蔽層34位于所述犧牲層32和所述N型氮化鎵層331之間，所以在所述緩沖層31上制備犧牲層32之后，在犧牲層32上制備光屏蔽層34。以下結(jié)合圖5a_圖5e具體說明本實施例中光屏蔽層34的制備過程。首先，在所述犧牲層32上生長一第一子光屏蔽層341。
在本實施例中，在所述犧牲層32上生長一第一子光屏蔽層341的步驟為:1)采用常規(guī)的方法在所述犧牲層32上生長一第一子光屏蔽膜341’，如圖5a所示；2)選擇性刻蝕所述第一子光屏蔽膜341’，形成圖形化的第一子光屏蔽層341，如圖5b所示。接著，采用常規(guī)的方法在所述第一子光屏蔽層341上生長一連接層343，如圖5c所示，由于所述連接層343的晶格與所述犧牲層32的晶格匹配，所以所述連接層343與所述犧牲層32連接緊密，并且所述連接層343的晶格生長較好；隨后，在所述連接層343上生長一第二子光屏蔽層342。在本實施例中，在所述連接層343上生長一第二子光屏蔽層342的步驟為:a)采用常規(guī)的方法在所述連接層343上生長一第二子光屏蔽膜342’，如圖5d所示；b)采用常規(guī)的方法選擇性刻蝕所述第二子光屏蔽膜342’，露出部分所述連接層343，形成第二子光屏蔽層342，如圖5e所示。所述第二子光屏蔽層342制備完成后，所述光屏蔽層34形成，之后在所述光屏蔽層34上制備所述N型氮化鎵層331時，由于部分所述連接層343露出，所述N型氮化鎵層331與露出部分的所述連接層343接觸，而所述N型氮化鎵層331的材料與所述連接層343的材料的晶格相匹配，所以使得所述N型氮化鎵層331具有較好的晶格，所述N型氮化鎵層331生長較好。在本實施例中，所述光屏蔽層34具有圖形相互補的所述第一子光屏蔽層341和所述第二子光屏蔽層342，以保證利用激光分解所述犧牲層32時，激光能夠完全被阻擋而不會造成量子阱層232的光損傷；同時，所述第一子光屏蔽層341和所述第二子光屏蔽層342之間通過所述連接層343相連接，所述連接層343分別與所述犧牲層32和所述N型氮化鎵層331相連接，從而保證所述連接層343的晶格分別與所述犧牲層32和所述N型氮化鎵層331的晶格相匹配，使得所述犧牲層32、所述連接層343、所述N型氮化鎵層331的晶格在生長時具有連貫性，使得所述N型氮化鎵層331能生長出較好的晶格，保證所述發(fā)光外延層33具有較好的發(fā)光效率。請參閱圖6，圖6是本發(fā)明LED外延結(jié)構(gòu)第三實施方式的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。所述第三實施方式的LED外延結(jié)構(gòu)4可以與所述第二實施方式的LED外延結(jié)構(gòu)3基本相同,其不同在于:在所述犧牲層42上制備所述光屏蔽層44的步驟包括:在所述犧牲層42上生長一第一子光屏蔽層441的步驟為:①采用常規(guī)的方法選擇性刻蝕所述緩沖層42，以在所述緩沖層42上形成第一溝槽491，如圖7a所示；②采用常規(guī)的方法在所述第一溝槽491內(nèi)形成第一子光屏蔽層442，如先沉積一層第一子光屏蔽膜，再進行研磨，形成如圖7b所示的第一子光屏蔽層442，此為本領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)手段，在此不作贅述。在本實施例中，在所述連接層443上生長一第二子光屏蔽層442的步驟為采用常規(guī)的方法選擇性刻蝕所述連接層443，以在所述連接層上形成第二溝槽492，如圖7d所示； 采用常規(guī)的方法在所述第二溝槽492內(nèi)形成第二子光屏蔽層442，如圖7e所示。在本實施例中，在所述犧牲層42上生長一第一子光屏蔽層441的步驟可以為第二實施例中1)、2)的步驟，或在所述連接層443上生長一第二子光屏蔽層442的步驟可以為第二實施例中a)、b)的步驟。
在本實施例中，所述連接層443同樣可以分別與所述緩沖層42和所述N型氮化鎵層431相連接，從而保證所述連接層443的晶格分別與所述緩沖層42和所述N型氮化鎵層431的晶格相匹配，使得所述緩沖層42、所述連接層443、所述N型氮化鎵層431的晶格在生長時具有連貫性，從而達到所述N型氮化鎵層431能生長出較好的晶格，保證所述發(fā)光外延層43具有較好的發(fā)光效率的有益效果。請參閱圖8,圖8是是本發(fā)明LED外延結(jié)構(gòu)第四實施方式的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。所述第四實施方式的LED外延結(jié)構(gòu)5與第一實施方式的LED外延結(jié)構(gòu)2的區(qū)別在于:所述光屏蔽層54位于所述N型氮化鎵層531和所述量子阱層532之間。在所述N型氮化鎵層531上制備所述光屏蔽層54的步驟包括:在所述N型氮化鎵層531上生長一層或多層無圖形膜的所述光屏蔽層54。在本實施例中，所述光屏蔽層54亦可以在激光剝離襯底50時，阻擋激光到達量子阱層532，從而達到保護量子阱層532不受損傷的有益效果，并且能夠使所述連接層543上的所述量子阱層532具有較好的晶格。請參閱圖9，圖9是本發(fā)明LED外延結(jié)構(gòu)第五實施方式的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。所述第五實施方式的LED外延結(jié)構(gòu)6與第二實施方式的LED外延結(jié)構(gòu)3的區(qū)別在于:所述光屏蔽層64位于所述N型氮化鎵層631和所述量子阱層632之間。在所述N型氮化鎵層631上制備所述光屏蔽層632的步驟包括:在所述N型氮化鎵層631上生長一第一子光屏蔽層641，其中，具體包括:I >在所述N型氮化鎵層631上生長一第一子光屏蔽膜；2 >選擇性刻蝕所述第一子光屏蔽膜，形成第一子光屏蔽層641 ；在所述連接層642上生長一第二子光屏蔽膜；在所述連接層642上生長一第二子光屏蔽層643，其中，具體包括:a >在所述N型氮化鎵631層上生長一第一子光屏蔽膜；b >選擇性刻蝕所述第二子光屏蔽膜，形成第二子光屏蔽層643。在本實施例中，所述光屏蔽層64亦可以在激光剝離襯底60時，阻擋激光到達量子阱層632，從而達到保護量子阱層632不受損傷的有益效果，并且能夠使所述連接層643上的所述量子阱層532具有較好的晶格。請參閱圖10，圖10是是本發(fā)明LED外延結(jié)構(gòu)第六實施方式的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。所述第六實施方式的LED外延結(jié)構(gòu)7與第五實施方式的LED外延結(jié)構(gòu)6的區(qū)別在于:在所述N型氮化鎵層731上制備所述光屏蔽層74的步驟包括:在所述N型氮化鎵層631上生長一第一子光屏蔽層641的步驟包括 選擇性刻蝕所述N型氮化鎵層731，以在所述N型氮化鎵層731上形成第一溝槽；今在所辻第一溝槽內(nèi)形成第一子光屏蔽層741。在所述連接層642上生長一第二子光屏蔽層643的步驟包括:分選擇性刻蝕所述連接層743，以在所述連接層上形成第二溝槽今在所述第二溝槽內(nèi)形成第二子光屏蔽層742。在本實施例中，在所述犧牲層62上生長一第一子光屏蔽層641的步驟可以為第二實施例中I >、2 >的步驟，或在所述連接層643上生長一第二子光屏蔽層642的步驟可以為第二實施例中a >、b >的步驟。在本實施例中，所述光屏蔽層74亦可以在激光剝離襯底70時，阻擋激光到達量子阱層732，從而達到保護量子阱層732不受損傷的有益效果，并且能夠使所述連接層743上的所述量子阱層732具有較好的晶格。請參閱圖11,圖11是本發(fā)明第七實施方式的LED外延結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。所述第七實施方式的LED外延結(jié)構(gòu)8與第一實施方式的LED外延結(jié)構(gòu)2的區(qū)別在于:所述光屏蔽層84嵌于所述N型氮化鎵層831中，在所述犧牲層82上制備N型氮化鎵層831的步驟包括:在所述犧牲層82上制備第一 N型氮化鎵層8311 ;在所述第一 N型氮化鎵層8311上制備所述光屏蔽層84 ;在所述光屏蔽層84上制備第二 N型氮化鎵層8312。在本實施例中，所述光屏蔽層84亦可以在激光分解所述犧牲層82時，阻擋激光到達量子阱層832，從而達到保護量子阱層832不受損傷的有益效果，并且能夠使所述連接層843上的所述量子阱層832具有較好的晶格。請參閱圖12，圖12是本發(fā)明LED外延結(jié)構(gòu)第八實施方式的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。所述第八實施方式的LED外延結(jié)構(gòu)9與第二實施方式的LED外延結(jié)構(gòu)3的區(qū)別在于:所述光屏蔽層94嵌于所述N型氮化鎵層931中，在所述犧牲層92上制備N型氮化鎵層931的步驟包括:在所述犧牲層92上制備第一 N型氮化鎵層9311 ;在所述第一 N型氮化鎵層9311上制備所述光屏蔽層94 ;在所述光屏蔽層94上制備第二 N型氮化鎵層9312。其中，在所述第一N型氮化鎵層9311上制備所述光屏蔽層94的步驟包括:在所述第一 N型氮化鎵層9311上生長一第一子光屏蔽層941 ;在所述第一子光屏蔽層941上生長一連接層943 ;在所述連接層943上生長一第二子光屏蔽層932。在本實施例中，所述光屏蔽層94亦可以在激光分解所述犧牲層92時，阻擋激光到達量子阱層932，從而達到保護量子阱層932不受損傷的有益效果，并且能夠使所述連接層943上的所述量子阱層932具有較好的晶格。本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，但本發(fā)明并非限定上述實施方式所述，如:所述第一子光屏蔽層位于所述犧牲層與所述N型氮化鎵層之間，所述第二子光屏蔽層位于所述N型氮化鎵層與所述量子阱層之間；所述光屏蔽層包括一圖形化的第一子光屏蔽層1041、一圖形化的第二子光屏蔽層1042、一圖形化的第三子光屏蔽層1045和一第一連接層1043、一第二連接層1044，所述第一子光屏蔽層1041的圖形、所述第二子光屏蔽層1042的圖形以及所述第三子光屏蔽層1045的圖形的位置相配合，第一連接層1043位于所述第一子光屏蔽層1041和所述第二子光屏蔽層1042之間，第二連接層1044位于所述第二子光屏蔽層1042和所述第三子光屏蔽層1045之間，如圖13所示。雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種LED外延結(jié)構(gòu)，其包括自下至上依次排列的襯底、緩沖層、犧牲層、N型氮化鎵層、量子阱層和P型氮化鎵層，其特征在于:所述犧牲層與所述量子阱層之間還具有一光屏蔽層，所述光屏蔽層對用于剝離襯底的激光的吸收率大于相同厚度的N型氮化鎵材料層對激光的吸收率。
2.如權(quán)利要求1所述的LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述光屏蔽層位于所述犧牲層和所述N型氮化鎵層之間，或位于所述N型氮化鎵層和所述量子阱層之間，或嵌于所述N型氮化鎵層中。
3.如權(quán)利要求1所述的LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述光屏蔽層具有粗糙表面。
4.如權(quán)利要求1所述的LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述犧牲層的材料為氮化鎵或氮化鋁鎵。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述光屏蔽層為一層或多層無圖形膜。
6.如權(quán)利要求5所述的LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述光屏蔽層的材料對激光的吸收率高于N型氮化鎵對激光的吸收率。
7.如權(quán)利要求6所述的LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述光屏蔽層的材料為氮化硼及氮化鋁中的一種或其組合。
8.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述光屏蔽層包括若干圖形化的子光屏蔽層和連接層，所述子光屏蔽層的圖形相互配合，以使在對所述襯底進行激光剝離時從所述襯底一側(cè)入射的激光能夠被所述子光屏蔽層阻擋，所述連接層位于若干所述子光屏蔽層之間，所述連接層的材料為氮化鋁鎵、氮化鋁、氮化鎵中的一種或幾種的組合，所述子光屏蔽層的材料對激光的吸收率高于N型氮化鎵對激光的吸收率。
9.如權(quán)利要求8所述的LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一光屏蔽層的材料為氮化硼、氮化鋁、光屏蔽金屬、光屏蔽氧化物或光屏蔽聚合物中的一種或幾種的組合，所述第二光屏蔽層的材料為氮化硼、氮化鋁、光屏蔽金屬、光屏蔽氧化物或光屏蔽聚合物中的一種或幾種的組合。
10.如權(quán)利要求8所述的LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述光屏蔽層包括一圖形化的第一子光屏蔽層、一圖形化的第二子光屏蔽層和一連接層，所述第一子光屏蔽層的圖形和所述第二子光屏蔽層的圖形的位置相互補，所述連接層位于所述第一子光屏蔽層和所述第二子光屏蔽層之間。
11.如權(quán)利要求10所述的LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一子光屏蔽層和所述第二子光屏蔽層的橫截面形狀均為格子形。
12.—種LED外延結(jié)構(gòu)的制備方法，其包括: 提供襯底； 在所述襯底上制備緩沖層； 在所述緩沖層上制備犧牲層； 在所述犧牲層上制備N型氮化鎵層； 在所述N型氮化鎵層上制備量子阱層； 在所述量子阱層上制備P型氮化鎵層； 其特征在于:在所述襯底上制備緩沖層的步驟和在所述N型氮化鎵層上制備量子阱層的步驟之間，還包括制備一光屏蔽層，所述光屏蔽層位于所述犧牲層與所述量子阱層之間，所述光屏蔽層對用于剝離襯底的激光的吸收率大于相同厚度的N型氮化鎵材料層對激光的吸收率。
13.如權(quán)利要求12所述的LED外延結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于:制備一光屏蔽層，所述光屏蔽層位于所述犧牲層與所述量子阱層之間的步驟包括 在所述緩沖層上制備犧牲層的步驟和在所述犧牲層上制備N型氮化鎵層的步驟之間，在所述犧牲層上制備所述光屏蔽層； 或在所述犧牲層上制備N型氮化鎵層的步驟和在所述N型氮化鎵層上制備量子阱層的步驟之間，在所述N型氮化鎵層上制備所述光屏蔽層； 或在所述犧牲層上制備第一 N型氮化鎵層；在所述第一 N型氮化鎵層上制備所述光屏蔽層；在所述光屏蔽層上制備第二N型氮化鎵層。
14.如權(quán)利要求13所述的LED外延結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于:在制備所述光屏蔽層之前，對所述光屏蔽層直接沉積在其上的所述犧牲層、所述N型氮化鎵層或所述第一 N型氮化鎵層的表面進行粗化，使得制備的所述光屏蔽層具有粗糙表面。
15.如權(quán)利要求13至14中任一項所述的LED外延結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于:所述光屏蔽層為一層或多層無圖形膜，所述光屏蔽層的材料對激光的吸收率高于N型氮化鎵對激光的吸收率。
16.如權(quán)利要求15所述的LED外延結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于:所述光屏蔽層的材料為氮化硼及氮化鋁中的一種或其組合。
17.如權(quán)利要求13至14中任一項所述的LED外延結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于:所述光屏蔽層第一子光屏蔽層、第二子光屏蔽層和連接層，所述子光屏蔽層的圖形互補，所述連接層的材料為氮化鋁 鎵、氮化鋁、氮化鎵中的一種或幾種的組合，所述子光屏蔽層的材料對激光的吸收率高于N型氮化鎵對激光的吸收率，其中， 制備所述光屏蔽層的步驟包括: 生長一第一子光屏蔽層； 在所述第一子光屏蔽層上生長一連接層； 在所述連接層上生長一第二子光屏蔽層。
18.如權(quán)利要求17所述的LED外延結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于:所述第一光屏蔽層的材料為氮化硼、氮化鋁、光屏蔽金屬、光屏蔽氧化物或光屏蔽聚合物中的一種或幾種的組合，所述第二光屏蔽層的材料為氮化硼、氮化鋁、光屏蔽金屬、光屏蔽氧化物或光屏蔽聚合物中的一種或幾種的組合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種LED外延結(jié)構(gòu)。所述LED外延結(jié)構(gòu)包括自下至上依次排列的襯底、緩沖層、犧牲層、N型氮化鎵層、量子阱層和P型氮化鎵層，所述犧牲層與所述量子阱層之間還具有一光屏蔽層，所述光屏蔽層為一層或多層無圖形膜，或所述光屏蔽層包括若干圖形化的子光屏蔽層和連接層，所述子光屏蔽層的圖形相互配合，以使在對所述襯底進行激光剝離時從所述襯底方向入射的激光均能被所述子光屏蔽層阻擋。本發(fā)明同時提供了所述LED外延結(jié)構(gòu)的制備方法。本發(fā)明在對所述LED外延結(jié)構(gòu)在對所述襯底進行激光剝離時，所述光屏蔽層減少或阻止激光穿透所述光屏蔽層到達所述量子阱層。
文檔編號H01L33/00GK103078017SQ20121057613
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者陳勇 申請人:光達光電設(shè)備科技(嘉興)有限公司