发光二极管外延片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种发光二极管外延片及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管


[0001]本专利技术涉及半导体光电器件领域，尤其涉及一种发光二极管外延片及其制备方法
、
发光二极管
。

技术介绍

[0002]III
族氮化物如
GaN、InGaN、AlGaN
等半导体材料，理论上可以用来制备光谱范围从红外光到紫外光的发光二极管
(LED)
和激光二极管
(LD)。III
族氮化物基紫光和紫外
LED
由于具有无毒
、
不产生臭氧
、
开关速度快
、
光谱窄和寿命长等优点，使其在卫生消毒
、UV
固化
、
光刻
、
防伪检测
、
医疗诊断和水净化等领域具有广阔的应用前景
。
紫外
LED
主要采用
AlGaN
作为生长材料
。
与
GaN
材料相比，
AlGaN
材料生长困难得多，这是因为
Al
原子粘附系数更高
、
表面迁移率较低，其无法在表面获得足够的能量移动到合适的晶格位置，导致了三维岛状生长，结果造成
AlGaN
材料生长过程会产生不同的成核点，成核点增长成岛并且合并，这样生长的
AlGaN
材料缺陷密度非常高
(
如位错和界面缺陷等
)
，导致
>AlGaN
基
LED
外延片晶体质量差，
LED
发光效率低
。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种发光二极管外延片及其制备方法，其可提升发光二极管的发光效率
。
[0004]本专利技术还要解决的技术问题在于，提供一种发光二极管，其发光效率高
。
[0005]为了解决上述问题，本专利技术公开了一种发光二极管外延片，包括衬底和依次设于所述衬底上的复合层
、N
型
AlGaN
层
、
多量子阱层
、
电子阻挡层
、P
型
AlGaN
层和
P
型接触层；所述复合层包括依次层叠的
SiO2图形层
、ScAlN
缓冲层
、BGaN
岛状成核层
、
三维
BAlGaN
层和二维
AlGaN
合并层；
[0006]所述
SiO2图形层包括多个阵列分布于所述衬底上的
SiO2图形
。
[0007]作为上述技术方案的改进，所述
SiO2图形层为
SiO2薄膜层经
ICP
刻蚀得到，其中，所述
SiO2薄膜层的厚度为
10nm
‑
100nm
，所述
SiO2图形的分布密度为1×
106个
/cm2‑1×
108个
/cm2。
[0008]作为上述技术方案的改进，所述
ScAlN
缓冲层中
Sc
组分的占比为
0.01
‑
0.5
；
[0009]所述
BGaN
岛状成核层中
B
组分的占比为
0.01
‑
0.4
；
[0010]所述三维
BAlGaN
层中
Al
组分的占比为
0.01
‑
0.7
，
B
组分的占比为
0.1
‑
0.7
；
[0011]所述二维
AlGaN
合并层中
Al
组分的占比为
0.2
‑
0.7。
[0012]作为上述技术方案的改进，所述
ScAlN
缓冲层的厚度为
10nm
‑
100nm
；
[0013]所述
BGaN
岛状成核层的厚度为
0.1
μ
m
‑1μ
m
；
[0014]所述三维
BAlGaN
层的厚度为
0.5
μ
m
‑5μ
m
；
[0015]所述二维
AlGaN
合并层的厚度为
0.5
μ
m
‑5μ
m。
[0016]作为上述技术方案的改进，沿外延生长方向，所述
ScAlN
缓冲层中
Sc
组分的占比由
0.01
‑
0.1
逐渐升高至
0.2
‑
0.5。
[0017]作为上述技术方案的改进，沿外延生长方向，所述三维
BAlGaN
层中
Al
组分的占比由
0.01
‑
0.1
逐渐升高至
0.2
‑
0.7
，
B
组分的占比由
0.5
‑
0.7
逐渐降低至
0.01
‑
0.1。
[0018]相应的，本专利技术还公开了一种发光二极管外延片的制备方法，用于制备上述的发光二极管外延片，其包括：
[0019]提供衬底，在所述衬底上依次生长复合层
、N
型
AlGaN
层
、
多量子阱层
、
电子阻挡层
、P
型
AlGaN
层和
P
型接触层；所述复合层包括依次层叠的
SiO2图形层
、ScAlN
缓冲层
、BGaN
岛状成核层
、
三维
BAlGaN
层和二维
AlGaN
合并层；
[0020]所述
SiO2图形层包括多个阵列分布于所述衬底上的
SiO2图形
。
[0021]作为上述技术方案的改进，在
PECVD
反应腔中沉积
SiO2薄膜层，其中，所述
SiO2薄膜的沉积温度为
250℃
‑
300℃
；
[0022]再通过对所述
SiO2薄膜层经
ICP
刻蚀得到所述
SiO2图形层，刻蚀时间为
10min
‑
20min
，刻蚀使用的气体为
Cl2和
BCl3的混合气体，其中，...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种发光二极管外延片，其特征在于，包括衬底和依次设于所述衬底上的复合层
、N
型
AlGaN
层
、
多量子阱层
、
电子阻挡层
、P
型
AlGaN
层和
P
型接触层；所述复合层包括依次层叠的
SiO2图形层
、ScAlN
缓冲层
、BGaN
岛状成核层
、
三维
BAlGaN
层和二维
AlGaN
合并层；所述
SiO2图形层包括多个阵列分布于所述衬底上的
SiO2图形
。2.
如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述
SiO2图形层为
SiO2薄膜层经
ICP
刻蚀得到，其中，所述
SiO2薄膜层的厚度为
10nm
‑
100nm
，所述
SiO2图形的分布密度为1×
106个
/cm2‑1×
108个
/cm2。3.
如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述
ScAlN
缓冲层中
Sc
组分的占比为
0.01
‑
0.5
；所述
BGaN
岛状成核层中
B
组分的占比为
0.01
‑
0.4
；所述三维
BAlGaN
层中
Al
组分的占比为
0.01
‑
0.7
，
B
组分的占比为
0.1
‑
0.7
；所述二维
AlGaN
合并层中
Al
组分的占比为
0.2
‑
0.7。4.
如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述
ScAlN
缓冲层的厚度为
10nm
‑
100nm
；所述
BGaN
岛状成核层的厚度为
0.1
μ
m
‑1μ
m
；所述三维
BAlGaN
层的厚度为
0.5
μ
m
‑5μ
m
；所述二维
AlGaN
合并层的厚度为
0.5
μ
m
‑5μ
m。5.
如权利要求3所述的发光二极管外延片，其特征在于，沿外延生长方向，所述
ScAlN
缓冲层中
Sc
组分的占比由
0.01
‑
0.1
逐渐升高至
0.2
‑
0.5。6.
如权利要求3所述的发光二极管外延片，其特征在于，沿外延生长方向，所述三维
BAlGaN
层中
Al
组分的占比由
0.01
‑
0.1
逐渐升高至
0.2
‑
0.7
，
B
组分的占比由
0.5
‑
0.7
逐渐降低至
0.01
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：程龙，郑文杰，高虹，刘春杨，胡加辉，金从龙，
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：