[發明專利]一種AlGaN基深紫外LED外延片及制備方法

在審

• 申請號: 202011329853.1
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112271240A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 高芳亮;楊金銘
• 申請（專利權）人: 深圳市昂德環球科技有限公司;惠州市三航無人機技術研究院
• 主分類號: H01L33/12
• 分類號: H01L33/12;H01L33/32;H01L33/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 深圳市精英專利事務所 44242
• 代理人: 武志峰

本發明公開了一種AlGaN基深紫外LED外延片及制備方法，所述AlGaN基深紫外LED外延片包括：生長在藍寶石襯底上的SiN層、生長在所述SiN層上的多個GaN納米柱、對應包裹在所述多個GaN納米柱外層的多個AlN納米柱殼層、對應包裹在所述多個AlN納米柱殼層外層的多個AlGaN納米柱殼層、生長在所述多個AlGaN納米柱殼層上的非摻雜AlGaN層、生長在所述非摻雜AlGaN層上的n型摻雜AlGaN層、生長在所述n型摻雜AlGaN層上的AlGaN多量子阱層、生長在所述AlGaN多量子阱層上的電子阻擋層、生長在所述電子阻擋層上的p型摻雜AlGaN層、生長在所述p型摻雜AlGaN層上的p型摻雜GaN層。本發明采用納米柱結構代替傳統復雜的多層薄膜緩沖層結構，降低藍寶石和AlGaN之間的晶格失配，提高了性能。

技術領域

本發明涉及半導體器件技術領域，特別涉及一種AlGaN基深紫外LED外延片及制備方法。

背景技術

深紫外光在國防技術、信息科技、生物制藥、環境監測、公共衛生、殺菌消毒等領域具有廣大的應用前景。目前所用的傳統紫外光源是氣體激光器和汞燈，存在著體積大、能耗高和污染等缺點。AlGaN基化合物半導體紫外發光二極管(LED)是一種固態紫外光源，具有體積小、效率高、壽命長、環境友好、低能耗和無污染等優點。高Al組分AlGaN材料是制備高性能深紫外LED不可替代的材料體系，無論在民用和軍用方面都有重大需求，如在殺菌消毒、癌癥檢測、皮膚病治療等醫療衛生領域，AlGaN基紫外光源，具有無汞污染、波長可調、體積小、集成性好、能耗低、壽命長等諸多優勢。

近年來，AlGaN基深紫外LED的發展已經取得了一些進展，但其外量子效率低和發光功率低等性能問題仍阻礙著其商業化，而高質量的外延材料是制備高性能深紫外LED的基礎。目前高質量的AlGaN材料一般都是通過異質外延方法制作，目前大多數采用藍寶石襯底作為AlGaN基深紫外LED的外延襯底，但由于藍寶石與所外延生長的AlGaN材料之間存在較大的晶格失配，一般需要在藍寶石襯底和AlGaN之間采用多種結構的緩沖層來降低兩種之間的晶格失配。因此，要實現在藍寶石襯底上生長出高質量的AlGaN材料以及高性能的深紫外LED外延片，仍需要克服晶格失配、晶體位錯、層錯等重大缺陷，嚴重限制了紫外LED商業化生產的大規模應用。

發明內容

本發明的目的是一種AlGaN基深紫外LED外延片及制備方法，旨在解決現有技術中AlGaN基深紫外LED外延片性能有待提高的問題。

本發明實施例提供一種AlGaN基深紫外LED外延片，其中，包括：生長在藍寶石襯底上的SiN層、生長在所述SiN層上的多個GaN納米柱、對應包裹在所述多個GaN納米柱外層的多個AlN納米柱殼層、對應包裹在所述多個AlN納米柱殼層外層的多個AlGaN納米柱殼層、生長在所述多個AlGaN納米柱殼層上的非摻雜AlGaN層、生長在所述非摻雜AlGaN層上的n型摻雜AlGaN層、生長在所述n型摻雜AlGaN層上的AlGaN多量子阱層、生長在所述AlGaN多量子阱層上的電子阻擋層、生長在所述電子阻擋層上的p型摻雜AlGaN層、生長在所述p型摻雜AlGaN層上的p型摻雜GaN層。

優選的，單個所述GaN納米柱的直徑為50～200nm，高度為300～2000nm。

優選的，單個所述AlN納米柱殼層的厚度為50～150nm。

優選的，單個所述AlGaN納米柱殼層的厚度為50～150nm。

優選的，所述非摻雜AlGaN層的厚度為500～800nm。

優選的，所述n型摻雜AlGaN層的厚度為3～5μm。

優選的，所述AlGaN多量子阱層由7～10個周期的Al_0.3Ga_0.7N阱層和Al_0.5Ga_0.5N壘層構成。