[發(fā)明專利]InAlGaN超晶格結(jié)構(gòu)生長方法、超晶格結(jié)構(gòu)、外延結(jié)構(gòu)和芯片

在審

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• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112259657A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孟錫俊;崔志強;賈曉龍
• 申請（專利權(quán)）人: 山西中科潞安紫外光電科技有限公司
• 主分類號: H01L33/32
• 分類號: H01L33/32;H01L33/06;H01L33/02;H01L33/00
• 代理公司: 北京和信華成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11390
• 代理人: 張宏偉

本發(fā)明涉及一種InAlGaN超晶格結(jié)構(gòu)生長方法、超晶格結(jié)構(gòu)、外延結(jié)構(gòu)和芯片，生長方法包括以下步驟：(1)、生長InGaN阱層，所述InGaN阱層的生長溫度為600℃～700℃；(2)、在所述InGaN阱層上生長InAlGaN Cap層，述InAlGaN Cap層的生長溫度為600℃～700℃；(3)、在所述InAlGaN Cap層上生長GaN Cap層，所述所述GaN cap層的生長溫度為600℃～700℃；(4)、在所述GaN Cap層上生長n型InAlGaN壘層，所述n型InAlGaN壘層的生長溫度為600℃～700℃；(5)、重復(fù)上述步驟(1)～(4)多次，形成多周期循環(huán)結(jié)構(gòu)的InAlGaN超晶格結(jié)構(gòu)。其能夠有效改善核心層量子阱層的質(zhì)量，降低阱壘層的缺陷，從而提高紫外GaN基LED的光效和可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種InAlGaN超晶格結(jié)構(gòu)的生長方法、超晶格結(jié)構(gòu)、外延結(jié)構(gòu)和芯片。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)，尤其是紫外GaN基發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)中，現(xiàn)有的InAlGaN層的生長溫度遠(yuǎn)高于量子阱壘層的生長溫度，其不能起到量子阱壘層的作用。這樣，如果量子阱壘層周期數(shù)量太少，那么會影響發(fā)光效率。而如果量子阱壘層的周期數(shù)量太多，那么會降低載流子注入效率同時使工作電壓升高。因此，如何合理設(shè)置量子阱的周期數(shù)量一直是一個難題。

同時，在量子阱壘層的生長過程中，由于位于其下方的InAlGaN 層的生長溫度高于量子阱壘層的生長溫度，導(dǎo)致量子阱壘層在生長時容易形成應(yīng)力集中，以及晶體錯位，導(dǎo)致量子阱壘層出現(xiàn)缺陷密度，降低其質(zhì)量，從而影響紫外GaN基發(fā)光二極管的光效和可靠性。

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述技術(shù)缺陷，迫切需要研制一種新型的 InAlGaN超晶格結(jié)構(gòu)的生長方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點，提供一種 InAlGaN超晶格結(jié)構(gòu)的生長方法、超晶格結(jié)構(gòu)、外延結(jié)構(gòu)和芯片，該生長方法使得InAlGaN超晶格結(jié)構(gòu)的生長溫度接近甚至低于量子阱壘層的生長溫度，其能提高紫外GaN基發(fā)光二極管的光效和可靠性。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種InAlGaN超晶格結(jié)構(gòu)生長方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)、生長InGaN阱層，所述InGaN阱層的生長溫度為600℃～700℃；

(2)、在所述InGaN阱層上生長InAlGaN Cap層，所述InAlGaN Cap層的生長溫度為600℃～700℃；

(3)、在所述InAlGaN Cap層上生長GaN Cap層，所述所述GaN cap層的生長溫度為600℃～700℃；

(4)、在所述GaN Cap層上生長n型InAlGaN壘層，所述n型 InAlGaN壘層的生長溫度為600℃～700℃；

(5)、重復(fù)上述步驟(1)～(4)多次，形成多周期循環(huán)結(jié)構(gòu)的 InAlGaN超晶格結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，其中，在所述步驟(5)中，重復(fù)上述步驟(1)～(4) 2-20次，使所述InAlGaN超晶格結(jié)構(gòu)為2-20個周期循環(huán)結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，其中，在所述步驟(1)中，所述InGaN阱層中In和Ga 的原子摩爾比為0.001～0.1；在所述步驟(2)中，所述InAlGaN Cap 層中In和Ga的原子摩爾比為0.001～0.05，Al與Ga的原子摩爾比為 0.001～0.05；在所述步驟(4)中，所述n型InAlGaN壘層中In和Ga的原子摩爾比為0.001～0.05，Al與Ga的原子摩爾比為0.001～0.2，n型摻雜源為硅烷，n型摻雜濃度為1E+16cm^-2～1E+18cm^-2。