一种紫外制造技术

本发明专利技术提供一种紫外

【技术实现步骤摘要】
一种紫外LED外延片及其制备方法、LED芯片


[0001]本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种紫外
LED
外延片及其制备方法
、LED
芯片
。

技术介绍

[0002]紫外
LED(UV LED)
主要应用在生物医疗
、
防伪鉴定
、
净化
(
水
、
空气等
)
领域
、
计算机数据存储和军事等方面
。
[0003]与
GaN
基蓝光
LED
相比，紫外
LED
的研制面临着许多独特的技术困难，如：高
Al
组分
AlGaN
的材料的外延生长困难，一般而言，
Al
组分越高，晶体质量越低，位错密度普遍在
109~10
10
/cm2乃至更高； AlGaN
材料的掺杂与
GaN
相比要困难得多，不论
n
型掺杂还是
p
型掺杂，随着
Al
组分的增加，外延层的电导率迅速降低，尤其是
p
‑
AlGaN
的掺杂尤为棘手，掺杂剂
Mg
的激活效率低下，导致空穴不足，导电性和发光效率锐降，等等
。
[0004]由于上述情况的存在，目前的紫外
LED
外延片的内量子效率并不高，现有技术中，为了提高紫外
LED
外延片的内量子效率，通常采用的方法为降低电子阻挡层的
Al
组分，提高
Mg
的掺杂浓度，从而提高空穴浓度，但这样会使得电子溢流现象加重，同时老化性能也会变差
。

技术实现思路

[0005]基于此，本专利技术的目的是提供一种紫外
LED
外延片及其制备方法
、LED
芯片，旨在紫外
LED
外延片中引入一种新型量子阱结构，以提高内量子效率
。
[0006]根据本专利技术实施例当中的一种紫外
LED
外延片，包括有源层，所述有源层包括周期性交替生长的量子阱层和量子垒层，其中，所述量子阱层和所述量子垒层均为
AlGaN
层，生长所述量子阱层的过程中，控制
Al
组分进行三个阶段的变化；第一阶段，控制
Al
组分由初始组分逐渐降低至第一组分；第二阶段，控制
Al
组分至少存在一个变化周期，其中，一个变化周期为由所述第一组分阶段性增长至第二组分，稳定第一预设时间后，逐渐降低至所述第一组分；第三阶段，控制
Al
组分由所述第一组分阶段性增长至所述初始组分
。
[0007]进一步的，所述紫外
LED
外延片还包括衬底
、AlN
层
、N
型半导体层
、EBL
电子阻挡层和
P
型半导体层；其中，在所述衬底上沿外延生长方向依次沉积所述
AlN
层
、
所述
N
型半导体层
、
所述有源层
、
所述
EBL
电子阻挡层和所述
P
型半导体层
。
[0008]进一步的，所述第二组分小于所述初始组分
。
[0009]进一步的，由所述第一组分阶段性增长至第二组分的过程中，控制
Al
组分由所述第一组分逐渐增长至第三组分，稳定第二预设时间后，再逐渐增长至所述第二组分
。
[0010]进一步的，在所述第二阶段的任意一个变化周期中，
Al
组分增长过程的速率均大于
Al
组分降低过程的速率
。
[0011]进一步的，在所述第二阶段的任意一个变化周期中，量子阱层由所述第一组分阶段性增长至第二组分过程中生长的厚度小于由所述第二组分逐渐降低至所述第一组分过程中生长的厚度
。
[0012]进一步的，所述初始组分为
48%~52%
，所述第一组分为
28%~32%
，所述第二组分为
43%~47%
，所述第三组分为
33%~37%。
[0013]进一步的，所述量子阱层的厚度为
1nm~3nm
，所述量子垒层的厚度为
10nm~14nm。
根据本专利技术实施例当中的一种紫外
LED
外延片的制备方法，用于制备上述的紫外
LED
外延片，所述制备方法包括：生长有源层，所述有源层包括周期性交替生长的量子阱层和量子垒层，其中，所述量子阱层和所述量子垒层均为
AlGaN
层，生长所述量子阱层的过程中，控制
Al
组分进行三个阶段的变化；第一阶段，控制
Al
组分由初始组分逐渐降低至第一组分；第二阶段，控制
Al
组分至少存在一个变化周期，其中，一个变化周期为由所述第一组分阶段性增长至第二组分，稳定第一预设时间后，逐渐降低至所述第一组分；第三阶段，控制
Al
组分由所述第一组分阶段性增长至所述初始组分
。
[0014]根据本专利技术实施例当中的一种
LED
芯片，包括上述的紫外
LED
外延片
。
[0015]本专利技术的有益效果为：通过设置周期性交替生长的量子阱层和量子垒层，其中，量子阱层和量子垒层均为
AlGaN
层，生长量子阱层的过程中，控制
Al
组分进行三个阶段的变化；第一阶段，控制
Al
组分由初始组分逐渐降低至第一组分；第二阶段，控制
Al
组分至少存在一个变化周期，其中，一个变化周期为由第一组分阶段性增长至第二组分，稳定预设时间后，逐渐降低至第一组分；第三阶段，控制
Al
组分由第一组分阶段性增长至初始组分，具体的，由于引入一个新型的量子阱结构，既可以提高限制电子溢流的作用，同时可以调控阱垒的极化场，在一定程度上补偿原有量子阱内部的反向极化电场，减轻材料本身自发极化和压电极化带来的
QCSE
效应，提高量子阱内部电子和空穴的波函数重叠率，从而达到提高内量子效率的目的
。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例提供的一种紫外
LED
外延片的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种紫外
LED
外延片的制备方法的流程图；图3为本专利技术实施例提供的有源层的能带示意图
。
具体实施方式
[0017]为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述
。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种紫外
LED
外延片，其特征在于，包括有源层，所述有源层包括周期性交替生长的量子阱层和量子垒层，其中，所述量子阱层和所述量子垒层均为
AlGaN
层，生长所述量子阱层的过程中，控制
Al
组分进行三个阶段的变化；第一阶段，控制
Al
组分由初始组分逐渐降低至第一组分；第二阶段，控制
Al
组分至少存在一个变化周期，其中，一个变化周期为由所述第一组分阶段性增长至第二组分，稳定第一预设时间后，逐渐降低至所述第一组分；第三阶段，控制
Al
组分由所述第一组分阶段性增长至所述初始组分
。2.
根据权利要求1所述的紫外
LED
外延片，其特征在于，所述紫外
LED
外延片还包括衬底
、AlN
层
、N
型半导体层
、EBL
电子阻挡层和
P
型半导体层；其中，在所述衬底上沿外延生长方向依次沉积所述
AlN
层
、
所述
N
型半导体层
、
所述有源层
、
所述
EBL
电子阻挡层和所述
P
型半导体层
。3.
根据权利要求1或2所述的紫外
LED
外延片，其特征在于，所述第二组分小于所述初始组分
。4.
根据权利要求1或2所述的紫外
LED
外延片，其特征在于，由所述第一组分阶段性增长至第二组分的过程中，控制
Al
组分由所述第一组分逐渐增长至第三组分，稳定第二预设时间后，再逐渐增长至所述第二组分
。5.
根据权利要求4所述的紫外
LED
外延片，其特征在于，在所述第二阶段的任意一个变化周...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春杨，吕蒙普，胡加辉，金从龙，顾伟，
申请(专利权)人：江西兆驰半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：