[實用新型]LED電子阻擋層、LED外延片及半導體器件

有效

• 申請號: 202220718660.3
• 申請日: 2022-03-30
• 公開（公告）號: CN217544638U
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 韓娜;王國斌
• 申請（專利權）人: 江蘇第三代半導體研究院有限公司
• 主分類號: H01L33/14
• 分類號: H01L33/14;H01L33/22
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 王廣浩;唐靈

本實用新型公開了一種LED電子阻擋層、LED外延片及半導體器件，位于量子阱有源層和接觸層之間，包括BAlN阻擋層，BAlN阻擋層包括：BAlN粗化層，BAlN粗化層至少包括第一粗化結構；BAlN非粗化層，BAlN粗化層位于量子阱有源層和BAlN非粗化層之間。本實用新型的LED電子阻擋層利用BAIN阻擋層取代常規的p型AlGaN電子阻擋層，可以減小與量子阱的界面缺陷，規避高Al組分AlGaN EBL的p型摻雜問題。同時，通過在BAIN阻擋層下方粗化形成BAIN粗化層，可以實現對有源區電子的儲藏，進一步減小有源區電子的溢出問題，進而增加發光強度，提高深紫外LED的功率和效率。

技術領域

本實用新型涉及半導體技術領域，特別涉及一種LED電子阻擋層、LED外延片及半導體器件。

背景技術

當前，基于AlGaN材料的深紫外LED(Light-Emitting Diode，發光二極管)由于其在消毒、空氣和水凈化、生化檢測和光通信等領域廣泛的潛在應用，引起了業內的廣泛關注。然而，深紫外LED低的外量子效率仍然不能滿足目前的應用要求，這主要受限于其低的內量子效率和光提取效率。

而深紫外LED芯片的量子效率偏低，原因有以下幾點：首先，AlGaN材料的外延質量不夠理想，缺陷密度高導致內量子效率較低；其次，P型半導體層為獲得較好的歐姆接觸效果和空穴濃度需要在P型半導體層上生長一層p-GaN，而p-GaN對深紫外光有嚴重的吸收；再次，隨著量子阱中Al組分增加，深紫外LED芯片出光以TM模式(平行于發光面)為主，而水平方向出光面積很小，因此TM光很難進入發光面的逃逸錐出射，TM光提取效率較低，這些問題嚴重制約了深紫外LED芯片性能的提升。

現有技術中，電子阻擋層多為P型AlGaN，但高Al組分的AlGaN存在p型摻雜等問題，傳統AlGaN電子阻擋層阻擋電子時，高價帶帶階阻礙空穴向有源區遷移，會影響內量子發光效率。因此，亟需一種新的LED電子阻擋層來解決上述問題。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種改善droop效應、提高發光效率的LED電子阻擋層。

為了解決上述問題，本實用新型提供了LED電子阻擋層，位于量子阱有源層和接觸層之間，其包括BAlN阻擋層，所述BAlN阻擋層包括：

BAlN粗化層，所述BAlN粗化層為BAlN粗化層；

BAlN非粗化層，所述BAlN非粗化層為BAlN非粗化層，所述BAlN粗化層位于量子阱有源層和所述BAlN非粗化層之間。

作為本實用新型的進一步改進，所述BAlN非粗化層的厚度大于BAlN粗化層。

作為本實用新型的進一步改進，所述BAlN粗化層的厚度小于等于所述BAlN阻擋層的厚度的1/4。

作為本實用新型的進一步改進，所述BAlN粗化層的厚度為2nm-20nm。

作為本實用新型的進一步改進，所述BAlN非粗化層的厚度為6nm-100nm。

作為本實用新型的進一步改進，所述BAlN阻擋層包括無摻雜的BAlN。

作為本實用新型的進一步改進，所述BAlN阻擋層采用MOCVD方法在600-1200℃條件下生長得到。

本實用新型還提供了一種LED外延片，其包括上述任一所述的LED電子阻擋層。

本實用新型還提供了一種半導體器件，其包括如上述任一所述的LED外延片。

本實用新型的有益效果：

本實用新型的LED電子阻擋層利用BAIN阻擋層取代常規的p型AlGaN電子阻擋層，可以減小與量子阱的界面缺陷，規避高Al組分AlGaN EBL的p型摻雜問題。