深紫外发光二极管的外延片及其制备方法技术

本公开提供了一种深紫外发光二极管的外延片及其制备方法，该外延片包括衬底和依次形成在所述衬底上的氮化硼结构、AlN层、n型AlGaN层、多量子阱层和p型层；所述氮化硼结构远离所述衬底的一面具有多个生长抑制区，多个所述生长抑制区在所述衬底表面的正投影呈阵列分布，AlN在所述生长抑制区的生长速率小于在所述生长抑制区之外的区域的生长速率。本公开能减少AlN膜层的位错缺陷，改善AlN膜层的晶体质量，提升深紫外发光二极管的发光效果。提升深紫外发光二极管的发光效果。提升深紫外发光二极管的发光效果。

【技术实现步骤摘要】
深紫外发光二极管的外延片及其制备方法


[0001]本公开涉及光电子制造
，特别涉及一种深紫外发光二极管的外延片及其制备方法。

技术介绍

[0002]发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)作为光电子产业中极具影响力的新产品，具有体积小、使用寿命长、颜色丰富多彩、能耗低等特点，广泛应用于照明、显示屏、信号灯、背光源、玩具等领域。LED的核心结构是外延片，外延片的制作对LED的光电特性有着较大的影响。
[0003]外延片通常包括n型层、多量子阱层和p型层，深紫外发光二极管的外延片中n型层通常为AlGaN层。
[0004]为了改善AlGaN层的质量，减少位错密度，在生长AlGaN层前通常需要先在衬底上生长AlN膜层。然而，相关技术中生长的AlN膜层容易存在较多的位错缺陷，导致AlN膜层的晶体质量较差。

技术实现思路

[0005]本公开实施例提供了一种深紫外发光二极管的外延片及其制备方法，能减少AlN膜层的位错缺陷，改善AlN膜层的晶体质量，提升深紫外发光二极管的发光效果。所述技术方案如下：
[0006]一方面，本公开实施例提供了一种深紫外发光二极管的外延片，所述外延片包括衬底和依次形成在所述衬底上的氮化硼结构、AlN层、n型AlGaN层、多量子阱层和p型层；所述氮化硼结构远离所述衬底的一面具有多个生长抑制区，多个所述生长抑制区在所述衬底表面的正投影呈阵列分布，AlN在所述生长抑制区的生长速率小于在所述生长抑制区之外的区域的生长速率。
[0007]在本公开实施例的一种实现方式中，所述氮化硼结构包括多个柱状凸起，多个所述柱状凸起在所述衬底的表面阵列分布，所述生长抑制区为所述柱状凸起远离所述衬底的端面。
[0008]在本公开实施例的另一种实现方式中，所述柱状凸起呈圆柱状，所述柱状凸起的直径为100nm至500nm，相邻两个所述柱状凸起的间距为200nm至1000nm。
[0009]在本公开实施例的另一种实现方式中，所述氮化硼结构包括氮化硼层，所述氮化硼层远离所述衬底的表面的部分区域经过等离子体处理，所述生长抑制区为所述氮化硼层远离所述衬底的表面中，未经过等离子体处理的区域。
[0010]在本公开实施例的另一种实现方式中，所述生长抑制区呈圆形，所述生长抑制区的直径为1nm至500nm，相邻两个所述生长抑制区的间距为1nm至500nm。
[0011]在本公开实施例的另一种实现方式中，所述氮化硼结构的厚度为1nm至100nm。
[0012]另一方面，本公开实施例提供了一种深紫外发光二极管的外延片的制备方法，所
述制备方法包括：
[0013]提供一衬底；
[0014]在所述衬底上依次形成氮化硼结构、AlN层、n型AlGaN层、多量子阱层和p型层；所述氮化硼结构远离所述衬底的一面具有多个生长抑制区，多个所述生长抑制区在所述衬底表面的正投影呈阵列分布，AlN在所述生长抑制区的生长速率小于在所述生长抑制区之外的区域的生长速率。
[0015]在本公开实施例的另一种实现方式中，在所述衬底上形成氮化硼结构包括：在所述衬底上形成氮化硼层；对所述氮化硼层进行刻蚀，形成多个柱状凸起，以得到所述氮化硼结构，多个所述柱状凸起在所述衬底的表面阵列分布，所述生长抑制区为所述柱状凸起远离所述衬底的端面。
[0016]在本公开实施例的另一种实现方式中，在所述衬底上形成氮化硼结构包括：在所述衬底上形成氮化硼层；在所述氮化硼层的表面形成掩膜层，所述掩膜层包括阵列分布的多个凸起；对所述氮化硼层进行等离子体处理；去除所述掩膜层，以得到所述氮化硼结构，所述生长抑制区为所述氮化硼层远离所述衬底的表面中，未经过等离子体处理的区域。
[0017]在本公开实施例的另一种实现方式中，所述对所述氮化硼层进行等离子体处理包括：采用氧气或氮气对所述氮化硼层上未被所述掩膜层覆盖的区域进行等离子体处理。
[0018]本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
[0019]通过在衬底上形成氮化硼结构，在氮化硼结构上生长AlN层时，由于氮化硼是二维原子晶体材料，因而氮化硼结构有助于实现AlN层的准范德华外延生长。由于氮化硼结构包括生长抑制区，AlN在生长抑制区的生长速率小于在生长抑制区之外的区域的生长速率，因此在生长AlN层过程中，生长抑制区之外的区域可以快速成核生长AlN，而生长抑制区表面AlN的生长速率较小，这样AlN生长一定厚度后，AlN的侧向外延能力使得在生长抑制区之外的区域生长的AlN逐渐合并、成膜，并最终形成AlN层。这种结构的AlN层的位错缺陷较少，能有效改善AlN层的晶体质量，提升深紫外发光二极管的发光效果。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1是本公开实施例提供的一种深紫外发光二极管的外延片的结构示意图；
[0022]图2是本公开实施例提供的一种氮化硼结构的结构示意图；
[0023]图3是本公开实施例提供的另一种深紫外发光二极管的外延片的结构示意图；
[0024]图4是本公开实施例提供的另一种氮化硼结构的结构示意图；
[0025]图5是本公开实施例提供的一种深紫外发光二极管的外延片的制备方法的流程图；
[0026]图6是本公开实施例提供的另一种深紫外发光二极管的外延片的制备方法的流程图；
[0027]图7是本公开实施例提供的一种深紫外发光二极管的外延片的制备过程示意图；
[0028]图8是本公开实施例提供的一种深紫外发光二极管的外延片的制备过程示意图；
[0029]图9是本公开实施例提供的另一种深紫外发光二极管的外延片的制备方法的流程图；
[0030]图10是本公开实施例提供的一种深紫外发光二极管的外延片的制备过程示意图；
[0031]图11是本公开实施例提供的一种深紫外发光二极管的外延片的制备过程示意图。
[0032]图中各标记说明如下：
[0033]10
‑
衬底；
[0034]20
‑
氮化硼结构，200
‑
氮化硼层，201
‑
生长抑制区，202
‑
柱状凸起，203
‑
掩膜层；
[0035]30
‑
AlN层；
[0036]40
‑
n型AlGaN层；
[0037]50
‑
多量子阱层，501
‑
Al
x
Ga1‑
x
N量子阱层，502
‑
Al
y
Ga1‑
y
N量子垒层；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深紫外发光二极管的外延片，其特征在于，所述外延片包括衬底(10)和依次形成在所述衬底(10)上的氮化硼结构(20)、AlN层(30)、n型AlGaN层(40)、多量子阱层(50)和p型层(60)；所述氮化硼结构(20)远离所述衬底(10)的一面具有多个生长抑制区(201)，多个所述生长抑制区(201)在所述衬底(10)表面的正投影呈阵列分布，AlN在所述生长抑制区(201)的生长速率小于在所述生长抑制区(201)之外的区域的生长速率。2.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，所述氮化硼结构(20)包括多个柱状凸起(202)，多个所述柱状凸起(202)在所述衬底(10)的表面阵列分布，所述生长抑制区(201)为所述柱状凸起(202)远离所述衬底(10)的端面。3.根据权利要求2所述的外延片，其特征在于，所述柱状凸起(202)呈圆柱状，所述柱状凸起(202)的直径为100nm至500nm，相邻两个所述柱状凸起(202)的间距为200nm至1000nm。4.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，所述氮化硼结构(20)包括氮化硼层，所述氮化硼层远离所述衬底(10)的表面的部分区域经过等离子体处理，所述生长抑制区(201)为所述氮化硼层远离所述衬底(10)的表面中，未经过等离子体处理的区域。5.根据权利要求4所述的外延片，其特征在于，所述生长抑制区(201)呈圆形，所述生长抑制区(201)的直径为1nm至500nm，相邻两个...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁涛，龚程成，尹涌，梅劲，
申请(专利权)人：华灿光电浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：