[發明專利]深紫外LED外延結構、深紫外LED及制備方法

有效

• 申請號: 202110002673.0
• 申請日: 2021-01-04
• 公開（公告）號: CN112768580B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 齊勝利;郭麗彬;周飚;劉亞柱
• 申請（專利權）人: 寧波安芯美半導體有限公司
• 主分類號: H01L33/20
• 分類號: H01L33/20;H01L33/38;H01L33/00
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 魏玉嬌

1.一種深紫外LED，其特征在于，結構上包括深紫外LED外延結構和Al電極層（19），所述深紫外LED外延結構從下到上依次包括襯底（11）、AlN層（12）、N型AlGaN層（13）、MQW多量子阱發光層（14）、P型AlGaN層（15）和P型GaN層（16），所述P型GaN層（16）的表面開設有若干貫穿該層的微孔（17），所述微孔（17）與P型AlGaN層（15）相連，所述微孔（17）的深度為230-300nm，開口尺寸為3-5um，所述Al電極層（19）僅沉積在微孔（17）所在的位置處。

2.根據權利要求1所述的深紫外LED，其特征在于，所述襯底（11）為藍寶石平片襯底或納米級圖形化襯底片即NPSS襯底。

3.根據權利要求1所述的深紫外LED，其特征在于，所述AlN層（12）的厚度1.5-4.5um。

4.根據權利要求1所述的深紫外LED，其特征在于，所述N型AlGaN層（13）的厚度為1-3um，該層中Si的摻雜濃度為1×10¹⁷/cm³-9×10¹⁸/cm³，Al組分含量為40-80wt%。

5.根據權利要求1所述的深紫外LED，其特征在于，所述MQW多量子阱發光層（14）的厚度為15-100nm，由量子壘層Al_xGa_1-xN和量子阱層Al_yGa_1-yN依次交替生長而成，其中30%x60%、30%y60%，一個量子壘層和一個量子阱層為一個生長周期，周期數為3-6。

6.根據權利要求1所述的深紫外LED，其特征在于，所述P型AlGaN層（15）的厚度為20-100nm，該層中Al組分大于50wt%，Mg的摻雜濃度為1×10¹⁸ /cm³-9×10¹⁹/cm³。

7.根據權利要求1所述的深紫外LED，其特征在于，所述P型GaN層（16）中Mg的摻雜濃度為1×10¹⁸ /cm³-9×10²⁰/cm³。

8.根據權利要求1-7任意一項所述的深紫外LED，其特征在于，所述深紫外LED外延結構的制備方法包括如下步驟：

S1、反應室的溫度為1200-1400℃，在襯底（11）上生長AlN層（12）；

S2、在上述AlN層上生長N型AlGaN層（13）；

S3、在上述N型AlGaN層上生長MQW多量子阱發光層（14）；

S4、在MQW多量子阱發光層（14）上生長P型AlGaN層（15）；

S5、在P型AlGaN層（15）上沉積圖形化SiO₂，形成圖形化SiO₂外延層（18）；

S6、在圖形化SiO₂外延層（18）上，繼續外延生長P型GaN層（16），所述P型GaN層（16）不包覆圖形化SiO₂外延層（18）；

S7、上述外延生長結束后，將反應室的溫度降至450-800℃之間，采用純氮氣氛圍進行退火處理2-20min，然后降至室溫，通過刻蝕工藝將圖形化SiO₂外延層（18）刻蝕掉，得到分布有微孔（17）的P型GaN層（16），制得深紫外LED外延結構。

9.根據權利要求8所述深紫外LED，其特征在于，步驟S5中所述圖形化SiO₂通過在P型AlGaN層（15）上覆蓋掩膜，該掩膜上分布有貫穿掩膜的圖形，將貼有掩膜的襯底放入真空腔，沉積SiO₂后揭去掩膜制得。