[發明專利]一種紫外LED外延有源區結構生長方法

有效

• 申請號: 201410524927.5
• 申請日: 2014-10-08
• 公開（公告）號: CN104282808B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 王曉波
• 申請（專利權）人: 西安神光皓瑞光電科技有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司61211
• 代理人: 胡樂

技術領域

本發明屬于半導體光電子器件制備技術領域，具體涉及一種紫光LED外延有源區結構生長方法。

背景技術

隨著LED應用的發展，紫光LED的市場需求越來越大，發光波長覆蓋210-400nm的紫外LED，具有傳統紫外光源無法比擬的優勢。在照明，生物醫療、防偽鑒定、空氣，水質凈化、生化檢測、高密度信息儲存等方面都可替代傳統含有毒有害物質的紫外汞燈，目前紫光LED生長由于受到生長材料本身的限制和摻雜難度影響，發光效率普遍較低。如何提升發光效率，是當今紫外LED外延的重點。我們發現，傳統材料有源區多量子阱各壘層的Al組分含量通常都相同，本發明是從這方面產生了提升紫外LED的光效的思路并進行了優化分析和實驗。

發明內容

本發明提出一種新的生長紫外LED有源區的外延結構生長方法，以特別的方式生長多量子阱壘層，最終能夠更好地實現紫外光的輻射發光，提升紫外LED的光效。

本發明的基本方案如下：

紫外LED外延有源區結構生長方法，其中生長若干個周期Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN量子阱壘層的環節作為有源區，y>x，其中Al_xGa_1-xN作為阱層，Al_yGa_1-yN作為壘層；其特殊之處在于：壘層Al_yGa_1-yN的Al組分在有源區生長過程是遞增變化的,即y值始于a終于b，1>b>a>x>0(單獨對于每一個壘層自身，其生長過程中Al含量保持恒定)。

x所選數值視所要生長的具體波長而定，理論上按照本發明的方案，x在0～1范圍內的取值都可以得到更高光效的紫外LED。

基于上述基本方案，本發明還進一步做如下優化限定：

a的取值范圍為b的1/3～1/2。即：y值的遞增跨度范圍小至從b的1/2開始直到b，大至從b的1/3開始直到b，在這樣的跨度范圍之內，最終效果更佳。

上述遞增變化具體為連續變化、梯度變化或者混合梯度變化。其中以連續變化最最佳。

相應的，本發明也提出一種紫外LED外延生長方法，包括以下步驟：

藍寶石襯底上生長一層低溫AlN；

生長一層高溫AlN；

生長若干個周期AlN/AlGaN超晶格結構層；

生長一層摻雜硅烷的n型AlGaN層；

按照上述紫外LED外延有源區結構生長方法，生長若干個周期Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN量子阱壘層；

生長一層摻雜鎂p型AlGaN阻擋層；

生長一層摻雜鎂p型GaN接觸層；

氮氣氛圍下退火。

本發明的有益效果如下：

本發明在有源區生長過程中壘層Al_yGa_1-yN的鋁組分遞增變化，壘層Al_yGa_1-yN(y>x>0)的Al組分變化采用這種方式生長既可以防止電子的過溢，還可以增強電子在量子阱的分布，使得剛開始電子翻越勢壘能量減小，電流在后面增強的勢壘后均勻擴展，降低電壓，同時提升電子的限制作用，同時空穴在注入過程中能很好的向中心有源區擴展，從而提升紫外LED整體的發光效率。

附圖說明

圖1為本發明的紫外LED的外延整體結構示意圖。

具體實施方式

本發明采用藍寶石作為生長基底，進行異質外延生長，運用MOCVD(金屬有機物化學氣相沉積)技術來完成整個外延過程。在藍寶石襯底上生長一層低溫AlN,然后再高溫生長一層AlN,然后再生長幾個周期AlN/AlGaN超晶格結構層，然后再生長一層摻雜硅烷的n型AlGaN層，然后生長一層幾個周期Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN(y>x)量子阱壘區，其中Al_xGa_1-xN作為阱層，Al_yGa_1-yN作為壘層。然后生長一層Al組分較高的摻雜鎂p型AlGaN阻擋層，接著生長一層很薄的摻雜鎂p型GaN接觸層。