[發明專利]一種UV LED外延結構及其生長方法

有效

• 申請號: 201910866087.3
• 申請日: 2019-09-09
• 公開（公告）號: CN110518101B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 李志聰;曹俊文;戴俊;王國宏
• 申請（專利權）人: 揚州中科半導體照明有限公司
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/14;H01L33/32;H01L33/00
• 代理公司: 揚州市錦江專利事務所 32106
• 代理人: 江平

一種UV LED外延結構及其生長方法，涉及LED外延生長技術領域和近紫外UV LED固化技術領域。先在襯底上外延生長緩沖層、非故意摻雜AlGaN層和n型摻雜AlGaN層，然后制作出多量子阱有源層的發光層第一、第二和第三生長區域，并在相應區域內外延生長發光量子阱和發光量子勢壘，最后在外延結構上通過光刻工藝刻蝕掉多量子阱有源層第一和第二發光層上的絕緣介質掩膜層，再外延生長電子阻擋層和p型摻雜AlGaN層。本發明達到了在同一LED芯片上制造出三種不同波長的UV光源的目的，可減少UV光源數量和曝光工序，簡化封裝與應用的工藝制作流程，降低了產品失效率，提高功率密度，改善固化效果。

技術領域

本發明涉及LED外延生長技術領域和近紫外UV LED固化技術領域。

背景技術

紫外固化是一種公認的環保節能的固化技術，它是利用紫外光（UV）照射有機涂層使之發生聚合反應最終固化的過程。傳統UV光源使用汞燈，因含有毒物質汞，國際上多國已簽署關于禁止含汞產品的生產和銷售，我國也將于2020年全面執行《水俁公約》禁止含汞的UV燈具的產品生產與進出口。而UV LED因其具有低能耗、長壽命、無汞污染、瞬間開啟、低壓安全等優點而成為替代汞燈最合適的光源，目前已經廣泛使用于固化行業。

但相對于傳統汞燈在紫外波段的連續光譜，UV LED由于受到半導體材料禁帶光譜寬度的限制，波長分布極其狹窄，目前應用于固化行業的只有365nm、385nm、395nm、405nm等幾個波段。而油墨等有機涂層對紫外長波和短波的吸收率不同，導致短波UV只能工作于涂層表層，長波UV工作于涂層深層，因此在固化時一般需要采用多個不同波段的UV LED混合曝光，或者分次曝光，勢必會造成工序增多、設備增加，能耗增加等缺點。

發明內容

本發明目的是提供一種將三種不同的UV波長集成于同一LED芯片上的UV LED外延結構。

本發明的UV LED外延結構自下而上包括：襯底、緩沖層、非故意摻雜AlGaN層、n型摻雜AlGaN層、多量子阱有源層、電子阻擋層和p型摻雜AlGaN層。

本發明的特點是：

所述多量子阱有源層包括多量子阱有源層第一發光層、多量子阱有源層第二發光層和多量子阱有源層第三發光層；所述多量子阱有源層第一發光層、多量子阱有源層第二發光層和多量子阱有源層第三發光層橫向分布于所述n型摻雜AlGaN層上；所述電子阻擋層橫向分布于所述多量子阱有源層第一發光層、多量子阱有源層第二發光層和多量子阱有源層第三發光層上。

所述多量子阱有源層第一發光層由5～15對第一發光量子阱In_x1Ga_1-x1N和第一發光量子勢壘Al_yGa_1-yN組成，其中，x1為0～0.02，y為0～0.2。

所述多量子阱有源層第二發光層由5～15對第二發光量子阱In_x2Ga_1-x2N和第二發光量子勢壘Al_yGa_1-yN組成，其中，x2為0.02～0.04，y為0～0.2。

所述多量子阱有源層第三發光層由5～15對第三發光量子阱In_x3Ga_1-x3N和第三發光量子勢壘Al_yGa_1-yN組成，其中，x3為0.04～0.07，y為0～0.2。

本發明中x1為0～0.02，用于調節第一發光量子阱激發波長在365nm附近；x2為0.02～0.04，用于調節第二發光量子阱激發波長在385nm附近；x3為0.04～0.07，用于調節第三發光量子阱激發波長在395nm附近；y為0～0.2，用于調節量子勢壘與量子阱的能帶差，起到限制電子與空穴在量子阱中復合的作用。