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，属于光电子制造技术领域。该外延片制备方法包括：提供一衬底；在所述衬底上形成AlN膜层；在所述AlN膜层上形成AlGaN复合层，所述AlGaN复合层包括依次交替层叠的多个第一AlGaN层和多个第二AlGaN层，所述第一AlGaN层在氮气和氢气混合氛围中生长，所述第二AlGaN层在氢气氛围中生长；在所述AlGaN复合层上形成发光结构。本公开实施例能生长表面平整且位错密度低的AlGaN层，提升后续生长的膜层的晶体质量，提高深紫外发光二极管的开启电压良率。压良率。压良率。

Epitaxial wafer of deep ultraviolet light emitting diode and its preparation method

【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]相关技术中，外延片通常包括依次层叠在衬底上的AlN层、AlGaN层、n型层、多量子阱层和p型层。在外延生长过程中，通常采用高温退火法改善AlN层的晶体质量。
[0004]然而，在高温退火的AlN模板上外延生长AlGaN层时，AlGaN层的表面会形成许多小丘，容易影响后续生长的膜层的晶体质量，降低了深紫外发光二极管的开启电压良率。

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，能生长表面平整且位错密度低的AlGaN层，提升后续生长的膜层的晶体质量，提高深紫外发光二极管的开启电压良率。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AlN膜层、AlGaN复合层和发光结构；所述AlGaN复合层包括依次交替层叠的多个第一AlGaN层和多个第二AlGaN层，所述第一AlGaN层在氮气和氢气混合氛围中生长，所述第二AlGaN层在氢气氛围中生长。
[0007]可选地，所述第一AlGaN层的厚度不大于所述第二AlGaN层的厚度。
[0008]可选地，所述第一AlGaN层的厚度为1nm至10nm，所述第二AlGaN层的厚度为1nm至10nm。
[0009]可选地，所述第一AlGaN层和所述第二AlGaN层交替层叠的周期数为5至50。
[0010]可选地，所述AlN膜层包括依次层叠在所述衬底上的第一AlN层和第二AlN层，所述第一AlN层的厚度为10nm至500nm，所述第二AlN层的厚度为500nm至2000nm。
[0011]另一方面，本公开实施例还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：
[0012]提供一衬底；
[0013]在所述衬底上形成AlN膜层；
[0014]在所述AlN膜层上形成AlGaN复合层，所述AlGaN复合层包括依次交替层叠的多个第一AlGaN层和多个第二AlGaN层，所述第一AlGaN层在氮气和氢气混合氛围中生长，所述第二AlGaN层在氢气氛围中生长；
[0015]在所述AlGaN复合层上形成发光结构。
[0016]可选地，所述AlGaN复合层在氮气与氢气的体积比为1：5至1:20的混合氛围中生长。
[0017]可选地，所述第一AlGaN层的生长温度为1000℃至1200℃，生长压力为30mbar至70mbar；所述第二AlGaN层的生长温度为1000℃至1200℃，生长压力为30mbar至70mbar。
[0018]可选地，在生长所述第一AlGaN层时，通入氨气、三甲基铝和三甲基镓作为反应物，氮气的通入量为4000sccm至6000sccm，氢气的通入量为40000sccm至60000sccm；在生长所述第二AlGaN层时，通入氨气、三甲基铝和三甲基镓作为反应物，氢气的通入量为50000sccm至60000sccm。
[0019]可选地，所述在所述衬底上形成AlN膜层包括：采用物理气相沉积法在所述衬底的表面沉积第一AlN层；在氮气氛围且1500℃至2000℃的温度环境下，对所述第一AlN层进行退火处理；采用金属有机物化学气相沉积在所述第一AlN层上生长第二AlN层。
[0020]本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
[0021]本公开实施提供的深紫外发光二极管的外延片包括形成在衬底上的AlN膜层、AlGaN复合层和发光结构。其中，AlGaN复合层包括依次交替层叠的多个第一AlGaN层和多个第二AlGaN层。这样在平滑的AlN膜层上生长AlGaN复合层作为过渡层，由于第一AlGaN层在氮气和氢气混合氛围中生长，可以增加生长的AlGaN薄膜的螺旋位错和混合型位错的密度，以中断小丘的形成，从而减小小丘的大小。而第二AlGaN层在纯氢气氛围中生长，可以获得晶体质量较好的AlGaN薄膜。这样将第一AlGaN层和第二AlGaN层交替生长，第一AlGaN层可减小丘的形成，第二AlGaN层可保证膜层晶体质量，因此该AlGaN复合层在减小小丘的大小的同时，也可以保证AlGaN薄膜的晶体质量，有效的降低了由于异质结衬底与外延层因晶格失配产生的位错，从而提高外延长后续生长的膜层的晶体质量，提升深紫外发光二极管的开启电压良率。
附图说明
[0022]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。
[0023]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；
[0024]图2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；
[0025]图3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；
[0026]图4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。
[0027]图中个标记说明如下：
[0028]10、衬底；
[0029]20、AlN膜层；21、第一AlN层；22、第二AlN层；
[0030]30、AlGaN复合层；31、第一AlGaN层；32、第二AlGaN层；
[0031]40、发光结构；41、n型的AlGaN层；42、多量子阱层、43、p型层；
[0032]421、Al
x
Ga1‑
x
N量子阱层；422、Al
y
Ga1‑
y
N量子垒层；
[0033]431、p型阻挡层；432、p型AlGaN层；433、p型GaN层。
具体实施方式
[0034]为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
[0035]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。如图1所示，该外延片包括衬底10和依次形成在衬底10上的AlN膜层20、AlGaN复合层30和发光结构40。
[0036]如图1所示，AlGaN复合层30包括依次交替层叠的多个第一AlGaN层31和多个第二AlGaN层32，第一AlGaN层31在氮气和氢气混合氛围中生长，第二AlGaN层32在纯氢气氛围中生长。
[003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的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：提供一衬底；在所述衬底上形成AlN膜层；在所述AlN膜层上形成AlGaN复合层，所述AlGaN复合层包括依次交替层叠的多个第一AlGaN层和多个第二AlGaN层，所述第一AlGaN层在氮气和氢气混合氛围中生长，所述第二AlGaN层在氢气氛围中生长；在所述AlGaN复合层上形成发光结构。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述AlGaN复合层在氮气与氢气的体积比为1：5至1:20的混合氛围中生长。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一AlGaN层的生长温度为1000℃至1200℃，生长压力为30mbar至70mbar；所述第二AlGaN层的生长温度为1000℃至1200℃，生长压力为30mbar至70mbar。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在生长所述第一AlGaN层时，通入氨气、三甲基铝和三甲基镓作为反应物，氮气的通入量为4000sccm至6000sccm，氢气的通入量为40000sccm至60000sccm；在生长所述第二AlGaN层时，通入氨气、三甲基铝和三甲基镓作为反应物，氢气的通入量为50000sccm至60000sccm。5.根据权利要求1至4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述在所述衬底上形成AlN膜层包括：采用物理气相沉积法在所述衬底的表面沉积第一AlN层；...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹涌，易丁丁，张琰琰，陆香花，
申请(专利权)人：华灿光电浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：