外延层结构及制作方法、发光芯片和发光装置与流程

1.本发明涉及发光芯片领域，尤其涉及外延层结构及制作方法、发光芯片和发光装置。


背景技术：

2.近年来，微米量级的mini led(mini light emitting diode，次毫米发光二极管)、micro led(micro light emitting diode，微型发光二极管)组成的显示屏已经被研发，由于芯片尺寸小、集成度高，在显示方面与lcd(liquid crystal display，液晶显示器)、oled(organic light emitting diode，有机发光二极管)相比在亮度、分辨率、对比度、能耗、使用寿命、响应速度和热稳定性等方面具有更大的优势。
3.但在常规的mini led、micro led等发光芯片的外延结构中，光的出射效率仍然不高，部分光线被浪费，亮度仍有提升空间。
4.因此，如何提高发光芯片的光线出射效率是亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.鉴于上述相关技术的不足，本技术的目的在于提供外延层结构及制作方法、发光芯片和发光装置，旨在解决发光芯片的光线出射效率不高的问题。
6.一种外延层结构，包括：
7.n型半导体层；
8.p型半导体层；
9.有源层，设于所述n型半导体层和所述p型半导体层之间；
10.所述n型半导体层包括n型窗口层，所述n型窗口层包括多个第一材料层和同等数量的第二材料层，所述第一材料层和所述第二材料层一一交替设置；所述第一材料层和所述第二材料层为折射率不同的磷化物电流扩展材料，且所述第一材料层以及所述第二材料层的厚度根据所述有源层发出的目标光线的波长配置以实现对所述目标光线的反射。
11.上述外延层结构，通过将通常为固定组分含量的n型窗口层设计为两种不同折射率不同的磷化物电流扩展材料交替设置的结构，使得n型窗口层对于光线具备了反射的能力，即n型窗口层在对电流进行更好的横向扩展的同时，也能够对光线进行反射。从而，使得更多的目标光线从p面射出，提高了最终形成的发光芯片在p面出光时的出光效率，因此也提高了发光芯片的整体亮度。
12.可选地，所述n型半导体层还包括欧姆接触层，所述欧姆接触层设于所述n型窗口层远离所述有源层的一侧，所述第一材料层的势垒低于所述第二材料层，所述n型窗口层中最靠近所述欧姆接触层的一层为所述第一材料层。
13.势垒更低的第一材料层更靠近欧姆接触层的设置方式，在欧姆接触层向n型窗口层之处的势垒结构形成了台梯状的形态，更有利于电子的注入，使得发光芯片正常工作时所需的电压能够相对的降低。
14.可选地，所述第一材料层包括(al
x
ga
1-x
)
0.5
in
0.5
p，0≤x≤1；所述第二材料层包括(alyga
1-y
)
0.5
in
0.5
p，0≤y≤1，且所述x不等于所述y。
15.可选地，0.15≤x≤0.45，0.5≤y≤1；或，x＝0，0.5≤y≤1。
16.通过合理的组分含量控制，既保证了n型窗口层整体的势垒差的合理，也能够使得第一材料层和第二材料层之间形成足够的折射率的差距，从而利于形成的布拉格反射结构的反射效果。
17.可选地，各所述第一材料层的厚度相等，所述第一材料层的厚度为41-46nm，各所述第二材料层的厚度相等，所述第二材料层的厚度为47-54nm。
18.一些实施过程中，上述第一材料层和第二材料层的厚度能够使得n型窗口层对于红光达到很好的反射效果
19.基于同样的发明构思，本技术还提供一种外延层结构制作方法，所述外延层结构制作方法包括：
20.形成n型半导体层，其中，所述n型半导体层包括n型窗口层，所述n型窗口层包括多个第一材料层和同等数量的第二材料层，所述第一材料层和所述第二材料层一一交替设置；所述第一材料层和所述第二材料层为折射率不同的磷化物电流扩展材料，且所述第一材料层以及所述第二材料层的厚度根据有源层发出的目标光线的波长配置以实现对所述目标光线的反射；
21.在所述n型半导体层的一侧形成有源层；
22.在所述有源层的一侧形成p型半导体层。
23.上述外延层结构制作方法，交替形成多个周期的第一材料层和第二材料层作为n型窗口层，提高了利于其制作的外延层结构而最终制成的发光芯片的出光效率和整体亮度。且在一些实施方式中也使得最终制成的发光芯片的工作电压降低。
24.基于同样的发明构思，本技术还提供一种发光芯片，包括：
25.外延层结构，所述外延层结构为上述的外延层结构；
26.n型电极，与所述n型半导体层电连接；
27.p型电极，与所述p型半导体层电连接。
28.上述发光芯片，基于前述示例的外延层结构形成，出光效率高，整体亮度更高
29.基于同样的发明构思，本技术还提供一种发光装置，包括：
30.电路基板；
31.发光芯片，所述发光芯片为上述的发光芯片，所述发光芯片键合于所述电路基板的固晶区。
32.由于上述发光装置采用了上述的发光芯片，发光芯片的出光效率高，整体亮度高，使得发光装置的发光效率和亮度更好。
附图说明
33.图1为本发明实施例提供的外延层结构的结构示意图一；
34.图2为本发明实施例提供的n型窗口层的反射谱示意图；
35.图3为本发明实施例提供的能带结构示意图；
36.图4为本发明实施例提供的外延层结构的结构示意图二；
37.图5为本发明实施例提供的发光芯片的结构示意图；
38.图6为本发明另一可选实施例提供的外延层结构的制作方法的基本流程示意图；
39.图7为本发明另一可选实施例提供的一种具体的示例的外延层结构的制作方法的流程示意图；
40.图8为本发明另一可选实施例提供的一种具体的示例的外延层结构的制程示意图；
41.附图标记说明：
42.1-n型半导体层；11-欧姆接触层；12-n型窗口层；121-第一材料层；122-第二材料层；13-n型限制层；14-n型波导层；15-n型电极；31-p型波导层；32-p型限制层；2-有源层；3-p型半导体层；33-过渡层；34-窗口层；35-p型电极；4-蓝宝石基板层；5-生长衬底；6-缓冲层；7-腐蚀截止层；a-相关技术中的n型窗口层的能带结构；b-本发明实施例方式中n型窗口层的能带结构；b1-最低的势垒区域；b2-中间一级的势垒区域；b3-最高的势垒区域。
具体实施方式
43.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的较佳实施方式。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本技术的公开内容理解的更加透彻全面。
44.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。
45.mini led、micro led等发光芯片的外延结构中，光的出射效率仍然不高，部分光线被浪费。
46.基于此，本技术希望提供一种能够解决上述技术问题的方案，其详细内容将在后续实施例中得以阐述。
47.实施例：
48.本实施例提供一种外延层结构，请参见图1所示，该外延层结构依次包括：n型半导体层1、有源层2以及p型半导体层3。
49.本实施例的外延层结构可以在生长衬底上制作，也即在生长衬底上形成。生长衬底包括任意能够生长发光芯片外延层的材料，例如其材质可以为但不限于al2o3(蓝宝石)、sic(碳化硅)、si(硅)、gaas(砷化镓)或(gap)磷化镓，也可以为其他半导体材料，在此不做限制。另外，一些实施过程中，在将外延层结构制作形成发光芯片的过程中，衬底可以与发光芯片剥离。
50.外延层结构的材料可以选自包括但不限于al(铝)、ga(镓)、in(铟)以及p(磷)、as(砷)或n(氮)等iii/v族半导体材料。通常可以包括例如gan(氮化镓)系材料、algainp(铝镓铟磷)系材料、gaas系材料等等。
51.n型半导体层中掺杂有n型掺杂材料，p型半导体层中掺杂有p型掺杂材料。在发光的过程中，n型半导体层提供电子，p型半导体层提供空穴。电子和空穴(可统称为载流子)进入到有源层中并相互结合，从而释放出光能量。
52.有源层设于n型半导体层和p型半导体层之间，为载流子结合并实现发光的区域。本实施例中，有源层可以包括多量子阱层，多量子阱层可以包括交替设置的多个量子阱层和多个垒层。
53.本实施例中的n型半导体层包括n型窗口层(或称n型扩展层、n型电流扩展层等)。在本实施例以及一些相关技术中，n型窗口层主要用于使得电流更好的横向扩展，也即使得电流在整个器件中的分布更为均匀。
54.如图1所示，本实施例中的n型窗口层12设于n型半导体层1远离所述有源层2的一侧，其包括多个第一材料层121和同等数量的第二材料层122，第一材料层121和第二材料层122一一交替设置。也即依次设置一层第一材料层121、一层第二材料层122成对设置，并以此循环多次。第一材料层121和第二材料层122为折射率不同的磷化物电流扩展材料，且第一材料层121以及第二材料层122的厚度根据有源层2发出的目标光线的波长配置以实现对目标光线的反射。实际应用中，n型半导体层还可以包括欧姆接触层，发光芯片的电极结构可以设于欧姆接触层上，但电流在欧姆接触层上也主要集中于电极附近的区域，欧姆接触层设于n型窗口层远离有源层的一侧，电流通过n型窗口层进行扩展。
55.本实施例中采用磷化物电流扩展材料作为n型窗口层的材料，能够使得电流很好的横向扩展，提高电流分布的均匀度。相关技术中，窗口层的材料通常为固定的组分，本实施例通过对不同折射率的第一材料层和第二材料层交替设置，这使得n型窗口层形成了布拉格反射结构，也就是说，本实施例中的n型窗口层不仅仅承担了对电流进行更好的横向扩展的作用，其同时也实现了对光线的反射的功能。而有源层所发出的目标光线经过n型窗口层的反射，更多的目标光线从p面(或者说有源层指向p型半导体层的一侧)射出，提高了最终形成的发光芯片在p面出光时的出光效率。本实施例中的目标光线，即载流子在有源层中结合后所释放出的光线，其波长通常是由外延层结构所使用的具体材料和工艺等因素所决定。
56.第一材料层和第二材料层的厚度等于其各自折射率乘以其反射图谱的反射中心波长的四分之一。可以理解的是，当反射中心波长等于目标光线的波长时，则表示能够针对目标光线实现较好的反射效果，也即对于目标光线有着较高的反射率。那么则可以根据目标光线的波长，计算出能够使得反射图谱的反射中心波长等于目标光线的波长的第一材料层和第二材料层的厚度。当然，实际应用中可以不对n型窗口层反射率提出具体要求，可以理解的是，只要反射至少一部分目标光线，即可帮助发光芯片实现更高的出光效率。因此，实际应用中，技术人员也可以根据实际所需的反射效果来决定第一材料层和第二材料层的厚度，只要保证n型窗口层能够实现对有源层所发出的目标光线的反射即可，对此本实施例不作具体限制。作为一种更具体的示例，该示例中目标光线的波长为c左右，根据该波长确定出第一材料层和第二材料层的厚度，此时第一材料层和第二材料层的反射谱如图2所示，图示出横轴为光线的波长，纵轴表示该第一材料层和第二材料层形成的布拉格反射结构对于对应波长的反射率，可见，只要目标光线的波长在反射谱的一定带宽范围(例如c1-c2之间)内，均可以具有较好的反射效果。
57.在一些实施方式中，n型半导体层还包括欧姆接触层，欧姆接触层设于n型窗口层远离有源层的一侧，第一材料层的势垒低于第二材料层，且n型窗口层中最靠近欧姆接触层的一层为第一材料层。示例性的，请参见图1的结构，欧姆接触层11靠近有源层2的一侧依次
为第一材料层121、第二材料层122的交替循环设置，图3示意出n型窗口层的能带结构，图示包括相关技术中的n型窗口层的能带结构a(图示虚线区域)以及本实施例方式中n型窗口层的能带结构b(图示实线区域)。相关技术中，n型窗口层的组分含量整体一致，因而电子从前一层注入到n型窗口层时，直接遇到较高的势垒的阻挡，电子的注入效率在此处大大下降，这导致发光芯片正常工作所需的电压更大。而本实施例中，n型窗口层不同的组分含量的第一材料层和第二材料层，使n型窗口层的能带结构产生了不同的势垒，藉由势垒更低的第一材料层更靠近欧姆接触层的设置方式，在欧姆接触层向n型窗口层之处的能带结构形成了台梯状的形态，如图3，该能带结构中，最低的势垒区域b1对应于欧姆接触层，中间一级的势垒区域b2对应于第一材料层，最高的势垒区域b3对应于第二材料层，这样台梯状的形态更有利于电子的注入，这使得发光芯片正常工作时所需的电压能够相对的降低。
58.一些实施方式中，第一材料层和第二材料层中包括(al
x
ga
1-x
)
0.5
in
0.5
p材料，0≤x≤1，第二材料层包括(alyga
1-y
)
0.5
in
0.5
p，0≤y≤1，且x不等于y。示例性的，第一材料层和第二材料层均包含al、ga、in、p四种元素，第一材料层和第二材料层具有不同的al组分含量从而具有不同的折射率。而例如要达到前一实施方式中第一材料层的势垒低于第二材料层的结果，则可以通过控制其中的第一材料层的al组分小于第二材料层的al组分，也即x＜y。对于algainp材料，al组分较高时会有相对较高的禁带宽度，增加材料间的势垒，反之，则势垒相对较小。可见，使用algainp材料时，可通过控制al组分的含量达到对势垒的控制，同时，al组分的变化也使得折射率发生变化。
59.低al组分的algainp材料在一定程度上吸收有源层中辐射复合产生的光，尤其在一些实施过程中对红光吸收较为明显。因而，一些示例中，0.15≤x≤0.45，0.5≤y≤1，也即第一材料层为低al组分的algainp材料，第二材料层为高al组分的algainp材料，该示例中低al组分的algainp材料并不设定为过低的数值，减少对于红光的吸收，保证红光的出光效率。另一些示例中，x＝0，0.5≤y≤1，也即第一材料层没有al元素，为gainp材料；gainp在应对580nm左右的波长的光线时，也能够具有较好的出光效率。同时，gainp、algainp以及alinp(铝铟磷)均属于优质的电流扩展材料，第一材料层和第二材料层同时能够保持很好的电流扩展的效果。
60.本实施例下面主要以第一材料层和第二材料层均为包括al、ga、in、p四种元素的材料为例进行说明，但可以理解的是，对于其他实施方式(如algainp材料和gainp材料)，同样可以在合理范围内通过对其中algainp材料的al组分含量的控制，实现折射率和/或势垒的控制，从而达到较好的效果，本领域普通技术人员可以据此对其他材料组合的外延层结构实施本发明的技术方案。
61.作为更具体的示例，第一材料层包括(al
x
ga
1-x
)
0.5
in
0.5
p，其中0.15≤x≤0.45，第二材料层包括(alyga
1-y
)
0.5
in
0.5
p，其中0.5≤y≤1。例如，x可以为0.2、0.25、0.27、0.3、0.35、0.38、0.4、0.42等等，y可以为0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.9、0.95等等。al组分较高时会有较高的禁带宽度，增加了材料间的势垒差，降低了电子的注入效率，既导致亮度下降，又使工作电压增大；本示例通过合理的组分含量控制，既保证了n型窗口层整体的势垒差的合理，也能够使得第一材料层和第二材料层之间形成足够的折射率的差距，从而利于形成的布拉格反射结构的反射效果。
62.一些实施方式中，各第一材料层的厚度相等，第一材料层的厚度为41-46nm，各第
二材料层的厚度相等，第二材料层的厚度为47-54nm。一些具体示例中，发出的光线主要为红光，而对于第一材料层和第二材料层均为包括al、ga、in、p四种元素的材料的实施方式而言，尤其在采用前述示例的组分含量时，上述第一材料层和第二材料层的厚度能够使得n型窗口层对于红光达到很好的反射效果。且在第一材料层或第二材料层中的一个为gainp材料时，上述厚度设置也能够保证n型窗口层对于580nm左右波长的光线达到较好的反射效果。
63.可以理解的是，布拉格反射结构中两层的折射率差越大，则反射带宽越宽，达到一定的反射率所需要的对数(即层数)也越少，因而在实际应用中，为提高反射效果的同时利于控制发光芯片的厚度，则可以尽可能选择使得第一材料层和第二材料层中的al组分含量差异更大，例如0.15≤x≤0.2，0.8≤y≤1。
64.在一些实施方式中，如图4所示，n型窗口层12与有源层2之间还包括：n型限制层13，n型限制层13包括n型掺杂的al
0.5
in
0.5
p。一些示例中，第二材料层122中的al组分含量比第一材料层121的al组分含量更大，则第二材料层122的组分更接近于n型限制层13，使得第二材料层122与n型限制层13之间的晶格更加匹配，n型窗口层12中最靠近n型限制层13的一层为第二材料层122时，晶格品质会相对较好。
65.作为一种示例，第一材料层和第二材料层以一一交替为一周期，共设置25-35个周期。基于前述示例的第一材料层和第二材料层，25-35个周期的设置能够通常使得对目标光线的反射率达到95％以上。
66.可以理解的是，在一些实施方式中，外延层结构中还可以包括其他结构，例如包括但不限于缓冲层、截止层、窗口层、波导层、p型限制层中的一种或多种，本实施例对此并不限制。
67.本实施例的外延层结构，通过将通常为固定组分含量的n型窗口层设计为两种不同组分含量的材料交替设置的结构，使得n型窗口层对于光线具备了反射的能力，即n型窗口层在对电流进行更好的横向扩展的同时，也能够对光线进行反射。从而，使得更多的目标光线从p面射出，提高了最终形成的发光芯片在p面出光时的出光效率，因此也提高了发光芯片的整体亮度。
68.本实施例还提供一种发光芯片，该发光芯片是基于上述外延层结构制成的，也即该发光芯片中也包括上述外延层结构的至少一部分结构，尤其是其中的n型窗口层的结构，发光芯片还包括n型电极，n型电极与n型半导体层电连接，以及还包括p型电极，p型电极与p型半导体层电连接。示例性的，外延层结构上蚀刻出台阶结构，该台阶结构自n型半导体层的一侧一直蚀刻至p型半导体层，台阶结构的底部使得p型半导体层露出，发光芯片的p型电极在台阶结构的底部与p型半导体层实现电连接。一些实施方式中，外延层结构中还包括绝缘层，例如绝缘层使得p型电极在台阶结构中与p型半导体层中的其他层结构相绝缘，而只与窗口层接触，且绝缘层可以设置在外延层结构的表面形成保护。
69.作为进一步的示例，参见图5，发光芯片的外延层结构具体可依次包括欧姆接触层11、n型窗口层12、n型限制层13、n型波导层14、有源层2、p型波导层31、p型限制层32、过渡层33以及窗口层34。发光芯片的n型电极15设置在欧姆接触层11上，台阶结构使窗口层34露出，p型电极35通过台阶结构与窗口层34连接。
70.示例性的，如图5，本实施例的发光芯片还可以包括蓝宝石基板层4，在外延层结构
形成后，将外延层结构与蓝宝石基板层4键合，本示例中，蓝宝石基板层4键合在窗口层34上，发光芯片从蓝宝石基板层4这一面出光。
71.本实施例的发光芯片，基于前述示例的外延层结构形成，出光效率更高，整体亮度更高。且在一些实施方式中，其工作电压也相对较低。
72.本实施例还提供一种发光装置，该发光装置包括电路基板和发光芯片，其中，发光芯片为上述的发光芯片。由于该发光装置采用了上述示例的发光芯片，发光芯片的出光效率高，整体亮度高，使得发光装置的发光效率和亮度更好。发光装置可以是显示面板，例如非柔性显示面板，也可以是柔性的显示面板，显示面板上可以包括多个上述的发光芯片形成的芯片阵列，上述的发光芯片可以作为显示面板的一种颜色的发光芯片，例如前述红色的外延层结构形成的红色发光芯片，也可以是两种或三种颜色的发光芯片均采用具有前述结构的外延层结构，当然可以理解的是，不同颜色的发光芯片所采用的半导体材料上可能存在相应的差异，但均能够通过对n型窗口层的设计使得出光效率改善。显示面板可以应用于各种用于显示或发光的电子装置，例如包括但不限于各种智能移动终端、显示器、电子广告板等；发光装置也可以是用于照明的电子装置，例如照明灯具。
73.本发明另一可选实施例：
74.本实施例提供一种外延层结构的制作方法，该外延层结构的制作方法可以制作出上述实施例的外延层结构，请参见图6，包括：
75.s101、形成n型半导体层；
76.实际应用中，外延层结构可在生长衬底上形成，以下示例中，为了提高晶格质量，在生长衬底上形成各个半导体的层结构之前，可以先在生长衬底上设置一层缓冲层。
77.本实施例的n型半导体层包括n型窗口层，n型窗口层包括多个第一材料层和同等数量的第二材料层，第一材料层和第二材料层一一交替设置；第一材料层和第二材料层为折射率不同的磷化物电流扩展材料，且第一材料层以及第二材料层的厚度根据有源层发出的目标光线的波长配置以实现对目标光线的反射；实际应用中，该厚度根据实际的反射需求决定，例如配置其厚度，使其在25-35个周期的设置时对目标光线能够达到不低于95％的反射率。
78.也即步骤s101包括形成n型窗口层，且具体包括交替的形成第一材料层和第二材料层，且在形成第一材料层和第二材料层的过程中，根据需要反射的波长的需要控制第一材料层和第二材料层各自的厚度。
79.s102、在n型半导体层的一侧形成有源层；
80.可以理解的是，n型半导体层生长在生长衬底或生长衬底上的缓冲层上，有源层形成于n型半导体层远离生长衬底的一侧。
81.s103、在有源层的一侧形成p型半导体层；
82.上述外延层结构中各个结构的形成是依次生长的，对于本实施例或前述实施例未特别说明的结构，其生长的过程以及具体设置形式可以采用现有的工艺或设置方式，本实施例不作限制。可以理解的是，如前述实施例所提到的，在一些实施方式中，外延层结构中还可以包括其他的层结构，根据这些结构的设置位置，在前述步骤s101、s102、s103、s104以及s105相应的步骤之前或之后还可能包括形成其他层结构的步骤。
83.本实施例还提供一种具体的示例，对本实施例的外延层结构的制作方法的步骤做
进一步的说明，参见图7，该示例中的外延层结构的制作方法包括：
84.s201、提供生长衬底；
85.如图8中的(a)，本示例中的生长衬底5为gaas。本示例的发光芯片外延层主要通过mocvd(metal organic chemical vapor deposition，金属有机化合物化学气相沉淀)技术形成。在利用mocvd技术生长发光芯片外延层时，可以先通过h2(氢气)对生长衬底5进行吹扫，或通过其他方式对生长衬底5进行清理。同时，控制mocvd反应腔内的温度在650～750℃以清除反应腔内的氧元素，保证反应腔内的元素的洁净。
86.s202、在生长衬底上生长缓冲层；
87.见图8中的(b)，本示例的缓冲层6的主要材料也为gaas，缓冲层6可进行n型掺杂，例如掺杂si元素等，与衬底之间晶格匹配。
88.s203、在缓冲层上生长腐蚀截止层；
89.见图8中的(c)，本示例的腐蚀截止层7的主要材料为n型掺杂的gainp(镓铟磷)，其组分含量可以是ga
0.5
in
0.5
p。
90.s204、在腐蚀截止层上生长欧姆接触层；
91.见图8中的(d)，本示例的欧姆接触层11的主要材料为n型掺杂的gaas。实际上，前述步骤s201、s202以及s203所提供或形成的生长衬底5、缓冲层6和腐蚀截止层7，在后续发光芯片的制作过程中也可能被去除，也即使得欧姆接触层11被完全暴露出来，在欧姆接触层11上设置发光芯片的n型电极15。所形成的发光芯片的结构可参考前述实施例。
92.s205、在欧姆接触层上生长n型窗口层；
93.见图8中的(e)，本示例的n型窗口层12的主要材料为algainp，同样是n型掺杂的，其具体的组分含量可参考前述实施例。生长n型窗口层12的过程具体可以依次包括：
94.s2051、在当前的表面上生长第一材料层；
95.该当前的表面即是外延层结构生长至此时，其最远离衬底的一侧的表面。刚开始生长n型窗口层12时，第一材料层121在欧姆接触层11的表面形成，而当生长有至少一个周期的第一材料层121和第二材料层122后，第一材料层121在前一周期的第二材料层122的表面形成。作为更具体的示例，设定温度690-740℃、腔体压力50-80mbar、
ⅴ
/ⅲ(通入的五族源和三族源摩尔流量的比值)为150-250的条件下，以磷烷为
ⅴ
族源，以硅烷为n型掺杂源，以氢气为载气，通入一定比例的三甲基镓、三甲基铝和三甲基铟的ⅲ族源，并控制沉积时间，生长厚度出为41-46nm的(al
x
ga
1-x
)
0.5
in
0.5
p作为第一材料层121。
96.s2052、在当前的表面上生长第二材料层；
97.第二材料层122的生长方式与第一材料层121基本相同，其不同之处主要在于改变其中ⅲ族源中三甲基镓和三甲基铝的比例，使沉积的材料变成高al组分的(alyga1-y)
0.5
in
0.5
p层，沉积厚度为47-54nm的(alyga1-y)
0.5
in
0.5
p作为第二材料层122。步骤s2052执行完成一次，即相当于完成一个周期的生长。
98.上述步骤s2051和s2052不断循环进行，直至完成预定周期的第一材料层121和第二材料层122的生长。示例性的，第一材料层121和第二材料层122的数量可为25-35对，越多对的第一材料层121和第二材料层122则反射率越高。
99.s206、在n型窗口层上生长n型限制层；
100.见图8中的(f)，本示例的n型限制层13的主要材料为n型掺杂的alinp，具体可以是
al
0.5
in
0.5
p。
101.s207、在n型限制层上生长n型波导层；
102.见图8中的(g)，为了防止掺杂的杂质进入到有源层中，n型半导体层中最靠近有源层的一层为n型波导层14，本示例的n型波导层14的主要材料为未掺杂的algainp。
103.s208、在n型波导层上生长有源层；
104.见图8中的(h)，本示例的有源层2可以包括多个量子阱层和多个量子垒层，有源层2中量子阱层和量子垒层交替生长。
105.s209、在有源层上生长p型波导层；
106.见图8中的(i)，为了防止掺杂的杂质进入到有源层中，p型半导体层中最靠近有源层的一层为p型波导层31，本示例的p型波导层31的主要材料为未掺杂的algainp。
107.参见图8中的(j)，本示例在步骤s209后还可以依次生长有p型限制层32、过渡层33以及窗口层34，这些结构均可以采用现有技术中的方式进行生长，其材料也可以是现有技术中所采用的材料。例如p型限制层32的主要材料可为p型掺杂的alinp，和n型限制层13类似，均用于将载流子限制在有源层2中，提高发光效率；过渡层33的主要材料为algainp，过渡层33通过控制其中al和ga组分比例，使得其晶格介于p型限制层32和窗口层34之间，以实现更好的晶体品质；窗口层34的主要材料可为p型掺杂的gap，窗口层34同样能够帮助电流扩展，且在本示例中，其也是出光的窗口。
108.本实施例的外延层结构制作方法，交替形成多个周期的第一材料层和第二材料层作为n型窗口层，提高了利于其制作的外延层结构而最终制成的发光芯片的出光效率和整体亮度。且在一些实施方式中也使得最终制成的发光芯片的工作电压降低。
109.应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

技术特征：
1.一种外延层结构，其特征在于，包括：n型半导体层；p型半导体层；有源层，设于所述n型半导体层和所述p型半导体层之间；所述n型半导体层包括n型窗口层，所述n型窗口层包括多个第一材料层和同等数量的第二材料层，所述第一材料层和所述第二材料层一一交替设置；所述第一材料层和所述第二材料层为折射率不同的磷化物电流扩展材料，且所述第一材料层以及所述第二材料层的厚度根据所述有源层发出的目标光线的波长配置以实现对所述目标光线的反射。2.如权利要求1所述的外延层结构，其特征在于，所述n型半导体层还包括欧姆接触层，所述欧姆接触层设于所述n型窗口层远离所述有源层的一侧，所述第一材料层的势垒低于所述第二材料层，所述n型窗口层中最靠近所述欧姆接触层的一层为所述第一材料层。3.如权利要求1或2所述的外延层结构，其特征在于，所述第一材料层包括(al
x
ga
1-x
)
0.5
in
0.5
p，0≤x≤1；所述第二材料层包括(al
y
ga
1-y
)
0.5
in
0.5
p，0≤y≤1，且所述x不等于所述y。4.如权利要求3所述的外延层结构，其特征在于，0.15≤x≤0.45，0.5≤y≤1；或，x＝0，0.5≤y≤1。5.如权利要求4所述的外延层结构，其特征在于，各所述第一材料层的厚度相等，所述第一材料层的厚度为41-46nm，各所述第二材料层的厚度相等，所述第二材料层的厚度为47-54nm。6.如权利要求4所述的外延层结构，其特征在于，所述n型窗口层与所述有源层之间还包括：n型限制层；所述n型限制层包括n型掺杂的al
0.5
in
0.5
p。7.如权利要求4所述的外延层结构，其特征在于，所述第一材料层和所述第二材料层以一一交替为一周期，共设置25-35个周期。8.一种外延层结构制作方法，其特征在于，所述外延层结构制作方法包括：形成n型半导体层，其中，所述n型半导体层包括n型窗口层，所述n型窗口层包括多个第一材料层和同等数量的第二材料层，所述第一材料层和所述第二材料层一一交替设置；所述第一材料层和所述第二材料层为折射率不同的磷化物电流扩展材料，且所述第一材料层以及所述第二材料层的厚度根据有源层发出的目标光线的波长配置以实现对所述目标光线的反射；在所述n型半导体层的一侧形成有源层；在所述有源层的一侧形成p型半导体层。9.一种发光芯片，其特征在于，包括：外延层结构，所述外延层结构为权利要求1-7任一项所述的外延层结构；n型电极，与所述n型半导体层电连接；p型电极，与所述p型半导体层电连接。10.一种发光装置，其特征在于，包括：电路基板；发光芯片，所述发光芯片为权利要求9所述的发光芯片，所述发光芯片键合于所述电路
基板的固晶区。

技术总结
本发明涉及一种外延层结构及制作方法、发光芯片和发光装置。外延层结构包括N型半导体层、P型半导体层、有源层；N型半导体层包括N型窗口层，N型窗口层包括多个第一材料层和同等数量的第二材料层，第一材料层和第二材料层一一交替设置；第一材料层和第二材料层为折射率不同的磷化物电流扩展材料，且第一材料层以及第二材料层的厚度根据有源层发出的目标光线的波长配置以实现对目标光线的反射。一些实施过程中使得更多的目标光线从P面射出，提高了最终形成的发光芯片在P面出光时的出光效率，因此也提高了发光芯片的整体亮度。因此也提高了发光芯片的整体亮度。因此也提高了发光芯片的整体亮度。


技术研发人员：孙威威
受保护的技术使用者：重庆康佳光电技术研究院有限公司
技术研发日：2022.03.17
技术公布日：2023/9/23