[發(fā)明專利]基于h-BN的V型隧穿結(jié)LED外延結(jié)構(gòu)及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011482167.8
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112599648B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘巍巍;謝自力;黃愉;王勇;陳敦軍
• 申請（專利權(quán)）人: 南京集芯光電技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: H01L33/12
• 分類號: H01L33/12;H01L33/24;H01L33/32;H01L33/00
• 代理公司: 江蘇斐多律師事務(wù)所 32332
• 代理人: 張佳妮

1.一種基于h-BN的V型隧穿結(jié)LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于：自下而上依次包括：襯底、AlN成核層、h-BN層、n型AlGaN層、AlGaN量子阱層，其中在AlGaN量子阱層形成V型坑，p型h-BN層和InGaN/graded-AlGaN隧穿結(jié)依次生長在V型坑側(cè)壁及AlGaN量子阱層的水平部分上，重?fù)絥型AlGaN填充V型坑內(nèi)并在外延結(jié)構(gòu)表面形成一層重?fù)絥型AlGaN層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于h-BN的V型隧穿結(jié)LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述AlN成核層厚度為17.5-20nm，h-BN層厚度為95.5-97.5nm，n型AlGaN層厚度為1.5-2μm，AlGaN量子阱層的周期數(shù)為3-5，每個(gè)周期自下而上結(jié)構(gòu)為4-6nm AlGaN勢壘層、2-3nm AlGaN勢阱層、1-2nm AlGaN勢壘層，p型h-BN層厚度為10-25nm，InGaN/graded-AlGaN隧穿結(jié)厚度為20-25nm，重?fù)絥型AlGaN層在水平部分的厚度為15-27nm。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于h-BN的V型隧穿結(jié)LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述InGaN/graded-AlGaN隧穿結(jié)結(jié)構(gòu)自下而上包括In_0.25Ga_0.75N層，以及AlN組分從55％漸變提升至65％的Al組分漸變的AlGaN層。

4.權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的基于h-BN的V型隧穿結(jié)LED外延結(jié)構(gòu)的制備方法，其步驟包括：

S1、清洗藍(lán)寶石襯底表面；

S2、將藍(lán)寶石襯底放入MOCVD設(shè)備反應(yīng)腔中心，反應(yīng)室溫度升至875-1035℃進(jìn)行襯底退火處理；

S3、將反應(yīng)室溫度降低至800-840℃，生長AlN成核層；

S4、將反應(yīng)室溫度升高至1200-1550℃，反應(yīng)室中通入三乙基硼源和氨氣進(jìn)行h-BN層的生長；

S5、反應(yīng)室降溫并通入氮?dú)猓コ磻?yīng)室中殘余的三乙基硼；

S6、將反應(yīng)室溫度升高到1050℃-1250℃，通入鋁源，鎵源和氨氣，進(jìn)行隧穿結(jié)LED主體外延結(jié)構(gòu)的生長；其中所述步驟S6具體為：

S61、在h-BN層上，利用MOCVD工藝反應(yīng)室生長n型Al_0.7Ga_0.3N層，

S62、n型AlGaN層生長完成后，反應(yīng)室降溫，生長3個(gè)周期的AlGaN量子阱層，其中每個(gè)周期AlGaN量子阱層自下而上結(jié)構(gòu)為AlGaN勢壘層、AlGaN勢阱層、AlGaN勢壘層；

S63、AlGaN量子阱層生長完成后將樣品取出刻蝕，在樣品表面制備出V型坑，V型坑底部仍位于AlGaN量子阱層，樣品放回反應(yīng)室，將反應(yīng)室溫度升高，反應(yīng)室中通入三乙基硼源和氨氣，生長V型側(cè)壁p型h-BN摻雜層；

S64、反應(yīng)室溫度降低，通入銦源，鎵源和氨氣制備In_0.25Ga_0.75N層，隨后關(guān)閉銦源開啟鋁源反應(yīng)室溫度升高，制備Al組分漸變AlGaN層，其中，Al組分漸變AlGaN層中的AlN組分從55％漸變提升至65％，完成InGaN/graded-AlGaN隧穿結(jié)的制備；

S65、生長頂部重?fù)絥型AlGaN層。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于h-BN的V型隧穿結(jié)LED外延結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于：步驟S61中生長溫度為1080℃，n型Al_0.7Ga_0.3N層Si摻雜濃度為5×10¹⁹cm^-3，步驟S62中生長溫度為1000-1050℃。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于h-BN的V型隧穿結(jié)LED外延結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于：步驟S63中生長溫度為1300℃，Mg摻雜濃度為1×10¹⁹cm^-3。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于h-BN的V型隧穿結(jié)LED外延結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于：步驟S64中將反應(yīng)室溫度降低至780℃制備In_0.25Ga_0.75N層，反應(yīng)室溫度升高至1080-1150℃制備Al組分漸變AlGaN層；S65中反應(yīng)室溫度1080℃制備頂部重?fù)絥型AlGaN層，其中Si摻雜濃度為1×10²⁰cm^-3。