[發(fā)明專利]基于SiC襯底的AlGaN基多量子阱uv-LED器件及制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910021761.4
• 申請日: 2009-03-31
• 公開（公告）號: CN101515615A
• 公開（公告）日: 2009-08-26
• 發(fā)明（設計）人: 郝躍;楊凌;馬曉華;周小偉;李培咸
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心
• 代理人: 王品華;黎漢華

技術領域

本發(fā)明屬于微電子技術領域，涉及半導體器件，特別是一種新型AlGaN基多量子 阱的uv-LED器件的實現(xiàn)方法，可用于水處理、醫(yī)療與生物醫(yī)學以及白光照明領域。

背景技術

III-V族化合物半導體材料作為第三代半導體材料的杰出代表，具有很多優(yōu)良的特 性，尤其是在光學應用方面，由Ga、Al、In、N組成的合金{Ga(Al，In)N}可以覆蓋整個 可見光區(qū)和近紫外光區(qū)。而且纖鋅礦結構的III族氮化物都是直接帶隙，非常適合于光 電子器件的應用。特別是在紫外光區(qū)，AlGaN基多量子阱的uv-LED已顯示出巨大的優(yōu) 勢，成為目前紫外光電器件研制的熱點之一。然而，隨著LED發(fā)光波長的變短，GaN 基LED有源層中Al組分越來越高，高質量AlGaN材料的制備具有很大難度，AlGaN 材料造成uv-LED的外量子效率和光功率都很低，成為了uv-LED發(fā)展的瓶頸，是當前 急需解決的問題。

AlGaN基多量子阱uv-LED器件具有廣闊的應用前景。首先，GaN基藍綠光LED 取得了突破性的進展，目前高亮度藍綠光LED已經(jīng)商業(yè)化，在景觀照明、大屏幕背光 源、光通訊等領域都顯示了強大的潛力。其次，白光LED固態(tài)照明更是如火如荼，引 發(fā)了第三次照明革命。再次，隨著可見光領域的日趨成熟，研究人員把研究重點逐漸向 短波長的紫外光轉移，紫外光在絲網(wǎng)印刷、聚合物固化、環(huán)境保護、白光照明以及軍事 探測等領域都有重大應用價值。

目前，在國內和國際上，主要是采用一些新的材料生長方法，或者是采用新的結構 來減少應力對AlGaN材料質量的破壞，來提高AlGaN材料的生長質量，從而提高了 uv-LED的發(fā)光性能，這些方法包括：

2002年，第一個低于300nm的uv-LED在美國南卡羅萊納州立大學實現(xiàn)，他們在 藍寶石襯底上制出了波長285nm的LED，200μ×200μ芯片在400mA脈沖電流下功率為 0.15mW，改進p型和n型接觸電阻后，最大功率達到0.25mW。參見文獻V.Adivarahan， J.P.Zhang，A.Chitnis，et?al，“sub-Milliwatt?Power?III-N?Light?Emitting?Diodes?at?285nm，” Jpn?J?Appl?Phy，2002，41：L435。隨后，他們又取得了一系列突破性進展，依次實現(xiàn)了 280nm、269nm、265nm的發(fā)光波長，LED最大功率超過1mW。參見文獻W?H?Sun，J?P Zhang，V?Adivarahan，et?al.“AlGaN-based?280nm?light-emitting?diodes?with?continuous? wave?powers?in?excess?of?1.5mW”Appl?Phys?Lett，2004，85(4)：531；V?Adivarahan，S?Wu，J?P Zhang，et?al.“High-efficiency?269nm?emission?deep?ultraviolet?light-emitting?diodes”Appl Phys?Lett，2004，84(23)：4762；Y?Bilenko，A?Lunev，X?Hu，et?al.“10Milliwatt?Pulse?Operation of?265nm?AlGaN?Light?Emitting?Diodes”Jpn?J?Appl?Phys，2005，44：L98.為了改善電流傳 輸，降低熱效應，他們對100μm×100μm的小面積芯片，按照2×2陣列模式連接，并采 用flip-chip結構，280nm波長的功率可達到24mW，最大外量子效率0.35％。參見文獻 W?H?Sun，J?P?Zhang，V?Adivarahan，et?al.“AlGaN-based?280nm?light-emitting?diodes?with? continuous?wave?powers?in?excess?of?1.5mW”Appl?Phys?Lett，2004，85(4)：531。2004年， 又做出了250nm的LED，200μ×200μ的芯片最大功率接近0.6mW，但外量子效率僅 有0.01％。參見文獻V?Adivarahan，W?H?Sun，A?Chitnis，et?al.“250nm?AlGaN?light-emitting? diodes”Appl?Phys?Lett，2004，85(12)：2175，