[發明專利]一種紫外發光二極管外延結構及其制備方法

有效

• 申請號: 201610239649.8
• 申請日: 2016-04-18
• 公開（公告）號: CN105762240B
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 陳圣昌;鄧和清;卓昌正;徐宸科
• 申請（專利權）人: 廈門市三安光電科技有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/06;H01L33/12;H01L33/32
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• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種紫外發光二極管外延結構及其制備方法，包括：提供一襯底；先生長高溫AlN層；然后生長低溫AlN層；再生長高溫AlN層；生長n型AlGaN層；生長有源層；生長p型AlGaN層。由于低溫AlN層是三維小島而不是二維薄膜，再繼續生長高溫AlN層，三維小島會慢慢長大并相互吞并，在島與島吞并過程中，下層AlN層延伸上來的位錯會被彎曲，從而增加位錯相互湮滅的幾率，提高上層AlN層的晶體質量，提升外延結構層材料的整體結晶質量，提升紫外LED的發光亮度。

技術領域

本發明屬于半導體光電子領域，具體涉及一種紫外發光二極管外延結構及其制備方法。

背景技術

隨著LED應用的發展，紫外LED的市場需求越來越大，發光波長覆蓋210~400nm的紫外LED，具有傳統的紫外光源無法比擬的優勢。紫外LED不僅可以用在照明領域，同時在生物醫療、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，在目前的LED背景下，紫外光市場前景非常廣闊。

目前，紫外LED外延生長技術還不夠成熟，生長高性能紫外LED的材料制備困難，并且p層摻雜難度大，發光區域發光效率低下等限制，導致紫外LED芯片的發光效率不高，制備成本高，難度大，成品率低。

紫外LED芯片市場潛力巨大，應用領域廣闊，價格昂貴，因此如何制備結晶質量較好、高功率的紫外LED芯片，是當前亟需解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于：提出一種新的紫外發光二極管外延結構及其制備方法，能夠明顯改善紫外LED外延生長材料的結晶質量，提升紫外LED的發光亮度。

本發明的技術方案包括：一種紫外發光二極管外延結構及其制備方法，包括以下步驟：

（1）提供一襯底；

（2）先生長高溫AlN層；

（3）然后生長低溫AlN層；

（4）再生長高溫AlN層；

（5）生長n型AlGaN層；

（6）生長有源層；

（7）生長p型AlGaN層。

以上所稱的“高溫”、“低溫”在本領域是具有明確意義的技術術語。

基于上述基本方案，本發明還做如下優化限定和改進：

上述步驟（2）或（4）高溫AlN層的生長溫度為1300℃以上，生長壓力為50~200torr，厚度為0.5~3μm。

上述步驟（3）低溫AlN層的生長溫度為600~850℃，生長壓力為50~200torr，厚度為0.3~2μm。

上述步驟（2）或（4）中高溫AlN層的厚度為0.5~3μm。

上述步驟（3）中低溫AlN層的厚度為0.3~2μm。

上述高溫AlN層的厚度大于所述低溫AlN層的厚度。

上述步驟（6）有源層包括生長若干個周期的Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN(x<y)量子阱，每個周期中的阱層Al_xGa_1-xN和壘層Al_yGa_1-yN的厚度分別為4nm和8nm。

相應的，按照上述方法制得的外延片結構，從下至上依次包括：襯底；高溫AlN層；低溫AlN層；高溫AlN層；n型AlGaN層；有源層以及p型AlGaN層。

該外延結構也相應作如下優化限定：