[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

本發明涉及LED技術領域，技術涉及一種深紫外LED外延結構、深紫外LED及其制備方法。所述深紫外LED外延結構的制備方法如下：在襯底上生長深紫外LED外延層至P型AlGaN層，在深紫外LED外延層P型AlGaN層模板的基礎上，在上面做圖形化SiO₂，然后在外延在此基礎上生長P型GaN層，把圖形化SiO₂外延層刻蝕掉，即制得深紫外LED外延結構；然后在刻蝕掉SiO₂層的位置鍍上Al電極，即制得深紫外LED。圖形化SiO₂被刻蝕后的位置鍍上的Al電極，可有效增加光的反射，增加出光。同時，Al電極附近較薄的P型GaN層可有效減少P型GaN層的吸光，提升UVC產品的發光效率，同時特殊工藝的Al電極，可增加光的反射，增加出光效率，提升器件的光電性能，特別可滿足大功率產品的需求。

技術領域

本發明屬于半導體光電子器件技術領域，特別是一種深紫外LED外延結構、深紫外LED及制備方法。

背景技術

UVC LED，波段為260-280nm深紫外器件，破壞細菌的DNA分子結構，從而達到殺滅細菌和病毒的效果。UVC LED在殺菌領域有著較好的應用，特別在預防新型冠狀病毒、阻斷病毒傳播非常有效，UVC殺菌消毒正逐步成為主流。UVC LED已經逐步應用到醫療消毒、家用電器、旅游消毒袋及凈水器消毒等諸多領域。

目前，UVC LED的光效仍然偏低，僅為紫外汞燈的1/10，當UVC LED的光電轉換效率(WPE)能達到5％時，市場前景將會更廣闊。UVC LED的光效偏低，限制著其更為廣泛的應用。

發明內容

本發明要解決的技術問題為克服現有技術中的深紫外LED器件的發光效率較低的不足之處，提供一種深紫外LED外延結構、深紫外LED及其制備方法。

為了解決本發明的技術問題，所采取的技術方案為，一種深紫外LED外延結構，結構上從下到上依次包括襯底、AlN層、N型AlGaN層、MQW多量子阱發光層、P型AlGaN層和P型GaN層，所述P型GaN層的表面開設有若干貫穿該層的微孔，所述微孔與P型AlGaN層相連，所述微孔(17)的深度為230-300nm，開口尺寸為3-5um。

作為上述深紫外LED外延結構進一步的改進：

優選的，所述襯底為藍寶石平片襯底或納米級圖形化襯底片即NPSS襯底。

優選的，所述AlN層的厚度1.5-4.5um。

優選的，所述N型AlGaN層的厚度為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％。

優選的，所述MQW多量子阱發光層的厚度為15-100nm，由量子壘層Al_xGa_1-xN和量子阱層Al_yGa_1-yN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。

優選的，所述P型AlGaN層的厚度為20-100nm，該層中Al組分大于50wt％，Mg的摻雜濃度為1×10¹⁸/cm³-9×10¹⁹/cm³。

優選的，所述P型GaN層的厚度為30-300nm，該層中Mg的摻雜濃度為1×10¹⁸/cm³-9×10²⁰/cm³。

為了解決本發明的另一個技術問題，所采取的技術方案為，一種深紫外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℃，在襯底上生長AlN層；