[發(fā)明專利]一種氮化鎵基紅光外延片結(jié)構(gòu)及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711052308.0
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107845710B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜紅苓;鐘玉煌;田淑芬
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇新廣聯(lián)半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/32;H01L33/00
• 代理公司: 無錫市大為專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32104
• 代理人: 曹祖良

本發(fā)明提供一種氮化鎵基紅光外延片結(jié)構(gòu)及制備方法，包括藍寶石襯底、緩沖層、N型層、有源區(qū)發(fā)光層和P型層，在藍寶石襯底上依次覆蓋有緩沖層、N型層、有源區(qū)發(fā)光層和P型層，其特征在于：所述有源區(qū)發(fā)光層包含若干對MQW阱層和壘層，且MQW阱層和壘層分別為In_yGa_1?yN量子阱阱層和GaN壘層，其中，y的范圍為0.1~0.3；本發(fā)明是以GaN基結(jié)構(gòu)來生長紅光外延片，其結(jié)構(gòu)簡單、原材料安全、工藝容易實現(xiàn)，安全可靠，有利于降低對人體的傷害和環(huán)境的污染。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種紅光外延片結(jié)構(gòu)及制備方法，尤其是一種以GaN基生長結(jié)構(gòu)生長紅光外延片及制備方法，屬于半導(dǎo)體外延結(jié)構(gòu)的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

20世紀(jì)90年代初，隨著紅、橙 、黃色AlGaInP高亮度LED的產(chǎn)業(yè)化，揭開了LED發(fā)展的新篇章。A1GaInP紅光LED具有電流承受力強、發(fā)光效率高以及耐高溫等優(yōu)點，在照明、顯示、指示燈中的應(yīng)用具有不可替代的地位，廣泛應(yīng)用于汽車、電子等照明的各個領(lǐng)域。

磷化鎵紅光外延片是目前制造紅色LED發(fā)光二極管的核心基礎(chǔ)材料，而普通紅光LED的用量是目前所有LED中最大的一種，約占LED總產(chǎn)量的40～50%。近幾年政府和相關(guān)研究機構(gòu)高度重視LED外延生長和芯片制造技術(shù)的開發(fā)，投入了大量資金和人力加以研究，其發(fā)展速度和技術(shù)成熟度較高。然而，由于生長紅光外延片的主要原材料包含As和P成份等劇毒物質(zhì)，生長過程及后期維護中不可避免地對人體及環(huán)境產(chǎn)生一定的危害。

目前，使用GaN基生長的外延片，雖然無毒無污染，但是現(xiàn)有工藝方法使用GaN基生長的外延片只能達到藍綠光的波段，無法實現(xiàn)紅光顯示，因此，尋找無毒無污染或較小污染的生長紅光LED的方法已成為迫切需要解決的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點，提供一種以GaN基結(jié)構(gòu)生長紅光外延片及制備方法，該紅光外延片是以GaN基結(jié)構(gòu)來生長紅光外延片，其結(jié)構(gòu)簡單、原材料安全、工藝方便安全可靠，不僅降低了對人體的傷害和環(huán)境的污染，而且實現(xiàn)了紅光顯示。

為實現(xiàn)以上技術(shù)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種氮化鎵基紅光外延片結(jié)構(gòu)，包括藍寶石襯底、緩沖層、N型層、有源區(qū)發(fā)光層和P型層，在藍寶石襯底上依次覆蓋有緩沖層、N型層、有源區(qū)發(fā)光層和P型層，其特征在于：所述有源區(qū)發(fā)光層包含若干對MQW阱層和MQW壘層，且MQW阱層和MQW壘層分別為InyGa-yN量子阱阱層和GaN壘層，其中，y的范圍為0.1~0.3。

、根據(jù)權(quán)利要求所述的一種氮化鎵基紅光外延片結(jié)構(gòu)，其特征在于，有源區(qū)發(fā)光層中包含5~10對交替分布的In_yGa_1-yN/GaN。

進一步地，在每對MQW阱層和MQW壘層中，In_yGa_1-yN量子阱阱層的厚度為2~7nm。

進一步地，在每對MQW阱層和MQW壘層中，GaN壘層的厚度為6~18nm。

進一步地，在每對MQW阱層和MQW壘層中，GaN壘層中摻雜雜質(zhì)為Si元素，且摻雜Si的濃度為5E+16～6E+17atoms/cm³。

進一步地，根據(jù)公式λ=1240/E_g，其中，λ為波長，E_g為禁帶寬度，當(dāng)調(diào)整禁帶寬度E_g在1.6~2.0eV范圍時，有源區(qū)發(fā)光層4可發(fā)出紅光，紅光波長λ范圍為620~760nm。