[發(fā)明專利]一種深紫外發(fā)光二極管及其外延生長(zhǎng)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211266711.4
• 申請(qǐng)日: 2022-10-17
• 公開（公告）號(hào): CN115548188A
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張駿;張毅;岳金順;陳景文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州紫燦科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L33/14
• 分類號(hào): H01L33/14;H01L33/06;H01L33/04;H01L33/32;H01L33/00
• 代理公司: 武漢智嘉聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 42231
• 代理人: 張杰

本發(fā)明公開了一種深紫外發(fā)光二極管及其外延生長(zhǎng)方法，包括由下至上設(shè)置的襯底、本征層、電子注入層、量子阱有源層、電子阻擋層、空穴注入層以及P型接觸層，其中，深紫外發(fā)光二極管還包括漏電改善層，漏電改善層設(shè)置于電子注入層與電流擴(kuò)展層之間，和/或者設(shè)置于所述量子阱有源層與所述電子阻擋層之間，所述漏電改善層為非故意摻雜層；上述漏電改善層不僅可以減少電子注入層向量子阱有源層穿透的位錯(cuò)密度，且能夠阻擋電子注入層中的硅元素向量子阱有源層的內(nèi)部擴(kuò)散，或者能夠阻擋空穴注入層中的鎂元素向量子阱有源層的內(nèi)部擴(kuò)散，最終減小了深紫外發(fā)光二極管的反向漏電流。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電領(lǐng)域，尤其涉及一種深紫外發(fā)光二極管及其外延生長(zhǎng)方法。

背景技術(shù)

目前在紫外線中，波長(zhǎng)在200納米至350納米的光線被稱為深紫外線。而深紫外發(fā)光二極管因其高效、環(huán)保、節(jié)能、可靠等優(yōu)勢(shì)，在照明、殺菌、醫(yī)療、印刷、生化檢測(cè)、高密度的信息儲(chǔ)存和保密通訊等領(lǐng)域具有重大的應(yīng)用價(jià)值，這些優(yōu)勢(shì)是普通的紫外發(fā)光二極管所無法比擬的。

然而，深紫外發(fā)光二極管中通常有較大的漏電流，且芯片尺寸越大，漏電流越大，這主要是幾個(gè)方面的原因共同造成的。首先，深紫外發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)中使用了含鋁組分較高的氮化鋁鎵材料，高鋁組分的氮化鋁鎵材料異質(zhì)外延在藍(lán)寶石襯底上，其中會(huì)有大量位錯(cuò)穿透至量子阱有源區(qū)，導(dǎo)致漏電。其次，由于深紫外發(fā)光二極管中電子比空穴傳輸能力強(qiáng)，電子通常會(huì)越過電子阻擋層，形成電子溢流，從而引起漏電。最后，深紫外發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)通常生長(zhǎng)溫度較高，從而導(dǎo)致來源于N型注入層的硅元素和來源于P型注入層的鎂元素會(huì)擴(kuò)散至量子阱有源區(qū)中，從而引起漏電。

因此，亟需一種深紫外發(fā)光二極管及其外延生長(zhǎng)方法以解決上述技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種深紫外發(fā)光二極管及其外延生長(zhǎng)方法，用于改善現(xiàn)有技術(shù)中深紫外發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)具有較大的漏電流的技術(shù)問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種深紫外發(fā)光二極管，包括襯底、設(shè)置于襯底上的本征層、設(shè)置于本征層上的電子注入層、設(shè)置于電子注入層上的電流擴(kuò)展層、設(shè)置于電流擴(kuò)展層上的量子阱有源層、設(shè)置于量子阱有源層上的電子阻擋層、設(shè)置于電子阻擋層上的空穴注入層以及設(shè)置于空穴注入層上的P型接觸層；

其中，深紫外發(fā)光二極管還包括漏電改善層，漏電改善層設(shè)置于電子注入層與電流擴(kuò)展層之間和/或者設(shè)置于量子阱有源層與電子阻擋層之間；漏電改善層為非故意摻雜層。

在本發(fā)明實(shí)施例所提供的深紫外發(fā)光二極管中，漏電改善層包括第一改善層，第一改善層設(shè)置于電子注入層與電流擴(kuò)展層之間；

其中，第一改善層是由多個(gè)第一子層和多個(gè)第二子層交替形成的第一超晶格結(jié)構(gòu)，第一子層采用氮化鋁作為生長(zhǎng)材料，第二子層采用氮化鎵作為生長(zhǎng)材料。

在本發(fā)明實(shí)施例所提供的深紫外發(fā)光二極管中，深紫外發(fā)光二極管還包括N型電極和P型電極；

其中，第一改善層與電流擴(kuò)展層之間形成臺(tái)階狀結(jié)構(gòu)，且第一改善層的面積大于電流擴(kuò)展層的面積，P型電極設(shè)置于P型接觸層上，N型電極設(shè)置于第一改善層的臺(tái)階結(jié)構(gòu)處。

在本發(fā)明實(shí)施例所提供的深紫外發(fā)光二極管中，在第一超晶格結(jié)構(gòu)中，第一子層的厚度范圍在0.1nm至5nm之間，第二子層的厚度范圍在0.2nm至6nm之間；第一超晶格結(jié)構(gòu)的超晶格周期的范圍在2至20之間。

在本發(fā)明實(shí)施例所提供的深紫外發(fā)光二極管中，第一子層的生長(zhǎng)溫度與第二子層的生長(zhǎng)溫度的差值范圍在20℃至100℃之間；第一子層與第二子層的中間變溫時(shí)間的范圍在20s至200s之間。

在本發(fā)明實(shí)施例所提供的深紫外發(fā)光二極管中，漏電改善層還包括第二改善層，第二改善層設(shè)置于量子阱有源層與電子阻擋層之間；