提高空穴量的紫外发光二极管外延片制备方法及外延片技术

本公开提供了一种提高空穴量的紫外发光二极管外延片制备方法及外延片，属于半导体器件技术领域。在有源层上周期性生长AlGaN复合层以得到P型AlGaN层，AlGaN复合层包括依次层叠的AlGaN三维子层、AlGaN覆盖子层与AlGaN处理子层。降低内部应力与缺陷。富含氮元素的AlGaN三维子层更容易掺入更多的Mg元素，提高空穴量。低氮环境Al原子与Ga原子的分布更为均匀，保证最终得到的AlGaN复合层的晶体质量。最终仅向反应腔仅通入氨气以生长AlGaN处理子层。保证最终得到的P型AlGaN层能够提供大量空穴的同时保证最终得到的P型AlGaN层的晶体质量。量。量。

Preparation method and epitaxial wafer of ultraviolet light emitting diode for improving hole quantity

【技术实现步骤摘要】
提高空穴量的紫外发光二极管外延片制备方法及外延片


[0001]本公开涉及到了半导体器件
，特别涉及到一种提高空穴量的紫外发光二极管外延片制备方法及外延片。

技术介绍

[0002]随着发光二极管应用的发展，紫外发光二极管的市场需求越来越大，发光波长覆盖210
‑
400nm的紫外发光二极管，具有传统的紫外光源无法比拟的优势。紫外发光二极管常用于照明、生物医疗、防伪鉴定、空气，水质净化、生化检测、高密度信息储存等方面。紫外发光二极管外延片是制备紫外发光二极管的基础，紫外发光二极管外延片包括衬底与依次层叠在衬底上的N型AlGaN层、有源层与P型AlGaN层。
[0003]由于AlGaN材料本身的禁带宽度较大，带隙间的施主/受主能级加深，掺杂剂的电离能也随之增大，导致掺杂元素激活率和载流子浓度很低。且P型AlGaN层中掺杂的Mg受主的激活能较高，能够达到500
‑
600meV，这导致P型AlGaN层中Mg的激活率非常低，Mg的激活率非常低则会直接影响P型AlGaN层中空穴量，导致得到的紫外发光二极管的发光效率较低。

技术实现思路

[0004]本公开实施例提供了一种提高空穴量的紫外发光二极管外延片制备方法及外延片，可以提高空穴量以提高得到的紫外发光二极管外延片的出光效率。所述技术方案如下：
[0005]本公开实施例提供了一种提高空穴量的紫外发光二极管外延片制备方法，所述提高空穴量的紫外发光二极管外延片制备方法包括：
[0006]提供一衬底；
>[0007]在所述衬底依次生长N型AlGaN层与有源层；
[0008]在所述有源层上周期性生长AlGaN复合层以得到P型AlGaN层，所述AlGaN复合层包括依次层叠的AlGaN三维子层、AlGaN覆盖子层与AlGaN处理子层，所述AlGaN三维子层包括层叠在所述N型AlGaN层上或层叠在所述AlGaN复合层上的多个AlGaN岛状结构；
[0009]所述生长所述AlGaN复合层，包括：
[0010]向反应腔通入氨气、Ga源、Al源与Mg源生长所述AlGaN三维子层，所述氨气与所述Ga源的流量比为1000
‑
2000，所述氨气与所述Al源的流量比为500
‑
1000；
[0011]向所述反应腔通入氨气、Ga源、Al源与Mg源生长所述AlGaN覆盖子层，所述氨气与所述Ga源的流量比为100
‑
200，所述氨气与所述Al源的流量比为50
‑
100；
[0012]向所述反应腔仅通入氨气以生长所述AlGaN处理子层。
[0013]可选地，生长所述AlGaN三维子层时，分别向所述反应腔通入流量为100
‑
200slm的氨气、流量为0.05
‑
0.2slm的Ga源与流量为0.1
‑
0.4slm的Al源。
[0014]可选地，生长所述AlGaN覆盖子层时，分别向所述反应腔通入流量为10
‑
20slm的氨气、流量为0.05
‑
0.2slm的Ga源与流量为0.1
‑
0.4slm的Al源。
[0015]可选地，所述AlGaN三维子层的厚度小于或等于所述AlGaN覆盖子层的厚度，所述
AlGaN三维子层的厚度大于所述AlGaN处理子层的厚度。
[0016]可选地，所述AlGaN三维子层的厚度为50
‑
100nm，所述AlGaN覆盖子层的厚度为50
‑
100nm，所述AlGaN处理子层的厚度为10
‑
30nm。
[0017]可选地，所述AlGaN处理子层的生长时长为30
‑
50s。
[0018]可选地，所述AlGaN三维子层的生长温度及生长压力分别与所述AlGaN覆盖子层的生长温度及生长压力相等。
[0019]可选地，所述AlGaN三维子层的生长温度与生长压力分别为850℃
‑
1050℃与100
‑
200Torr。
[0020]可选地，所述AlGaN三维子层生长过程中通入的Mg源的流量大于所述AlGaN覆盖子层生长过程中通入的Mg源的流量。
[0021]本公开实施例提供了一种提高空穴量的紫外发光二极管外延片，所述提高空穴量的紫外发光二极管外延片采用如前所述的提高空穴量的紫外发光二极管外延片制备方法制备得到，所述提高空穴量的紫外发光二极管外延片包括衬底以及依次层叠在所述衬底上的N型AlGaN层、有源层及P型AlGaN层，所述P型AlGaN层包括周期性层叠的AlGaN复合层，每个所述AlGaN复合层均包括依次层叠的AlGaN三维子层、AlGaN覆盖子层及AlGaN处理子层。
[0022]本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果包括：
[0023]在有源层上周期性生长AlGaN复合层以得到P型AlGaN层，AlGaN复合层包括依次层叠的AlGaN三维子层、AlGaN覆盖子层与AlGaN处理子层。P型AlGaN层本身为周期性层叠的结构，有利于P型AlGaN层本身的应力释放，降低P型AlGaN层的内部应力与应变以降低缺陷并提高得到的P型AlGaN层的晶体质量，缺陷的减少可以促进空穴的移动，减少空穴被缺陷捕获的概率。而在生长AlGaN复合层的AlGaN三维子层的过程中，向反应腔通入氨气、Ga源、Al源与Mg源生长AlGaN三维子层，氨气与Ga源的流量比为1000
‑
2000，氨气与Al源的流量比为500
‑
1000，可以得到富含氮元素且包括层叠在N型AlGaN层上或层叠在AlGaN复合层上的多个AlGaN岛状结构的AlGaN三维子层。AlGaN三维子层以岛状结构存在，AlGaN三维子层的表面更容易掺入更多的Mg元素，促进Mg的掺杂以提高P型AlGaN层的底部可提供的空穴量。进一步在AlGaN三维层上生长AlGaN覆盖子层，且AlGaN覆盖子层生长过程中氨气与Ga源的流量比为100
‑
200，氨气与Al源的流量比为50
‑
100。一方面可以有效降低大量Mg掺杂带来的缺陷，另一方面低氮环境中，氨气对Al原子与Ga原子的粘滞性减少，也可以使得AlGaN覆盖子层中Al原子与Ga原子更容易到达最佳成核位置进行稳定生长，Al原子与Ga原子的分布更为均匀，保证最终得到的AlGaN复合层的晶体质量。最终仅向反应腔仅通入氨气以生长AlGaN处理子层，可以与反应腔内过多的Ga原子或者Al原子进行反应，避免过多的Ga原子与Al原子在外延层的表面形成金属滴并减少金属滴吸收空穴的情况出现。可以保证最终得到的P型AlGaN层能够提供大量空穴的同时保证最终得到的P型AlGaN层的晶体质量。
附图说明
[0024]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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高空穴量的紫外发光二极管外延片制备方法，其特征在于，所述提高空穴量的紫外发光二极管外延片制备方法包括：提供一衬底；在所述衬底依次生长N型AlGaN层与有源层；在所述有源层上周期性生长AlGaN复合层以得到P型AlGaN层，所述AlGaN复合层包括依次层叠的AlGaN三维子层、AlGaN覆盖子层与AlGaN处理子层，所述AlGaN三维子层包括层叠在所述N型AlGaN层上或层叠在所述AlGaN复合层上的多个AlGaN岛状结构；所述生长所述AlGaN复合层，包括：向反应腔通入氨气、Ga源、Al源与Mg源生长所述AlGaN三维子层，所述氨气与所述Ga源的流量比为1000
‑
2000，所述氨气与所述Al源的流量比为500
‑
1000；向所述反应腔通入氨气、Ga源、Al源与Mg源生长所述AlGaN覆盖子层，所述氨气与所述Ga源的流量比为100
‑
200，所述氨气与所述Al源的流量比为50
‑
100；向所述反应腔仅通入氨气以生长所述AlGaN处理子层。2.根据权利要求1所述的提高空穴量的紫外发光二极管外延片制备方法，其特征在于，生长所述AlGaN三维子层时，分别向所述反应腔通入流量为100
‑
200slm的氨气、流量为0.05
‑
0.2slm的Ga源与流量为0.1
‑
0.4slm的Al源。3.根据权利要求2所述的提高空穴量的紫外发光二极管外延片制备方法，其特征在于，生长所述AlGaN覆盖子层时，分别向所述反应腔通入流量为10
‑
20slm的氨气、流量为0.05
‑
0.2slm的Ga源与流量为0.1
‑
0.4slm的Al源。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的提高空穴量的紫外发光二极管外延片制备方法，其特征在于，所述AlGaN三维子层的厚度小于或等于所述AlGaN覆...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋媛媛，胡烨伟，许杨，李翠玲，从颖，李鹏，
申请(专利权)人：华灿光电苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：