一種紫外led外延結(jié)構(gòu)生長方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種新的生長紫外LED的外延結(jié)構(gòu)的方法，采用新的結(jié)構(gòu)層和表面接觸層摻雜，既可以實(shí)現(xiàn)避免生長紫外光時(shí)表面材料本身對光的吸收，還可以降低接觸電壓。本發(fā)明采用摻雜硅烷的n++型AlzInwGa1-z-wN（0<w<0.05,0<z<0.9）表面接觸層代替?zhèn)鹘y(tǒng)的摻雜鎂的p型GaN表面接觸層，既減小了表面接觸層GaN材料本身對紫外光的吸收，提升了外延片出光效率，同時(shí)低In組分的n++型AlzInwGa1-z-wN不但可以與芯片制作工藝的ITO（氧化銦錫）電流擴(kuò)展層良好的接觸，并且還能容易地實(shí)現(xiàn)n型硅烷的重?fù)诫s，能夠與IT0層形成更好的歐姆接觸，降低接觸電壓。
【專利說明】一種紫外LED外延結(jié)構(gòu)生長方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體光電子領(lǐng)域，涉及一種紫光LED外延結(jié)構(gòu)生長方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著LED應(yīng)用的發(fā)展，紫光LED的市場需求越來越大，發(fā)光波長覆蓋210_400nm的紫外LED，具有傳統(tǒng)紫外光源無法比擬的優(yōu)勢。紫外LED不僅可以用在照明領(lǐng)域，同時(shí)在生物醫(yī)療、防偽鑒定、空氣，水質(zhì)凈化、生化檢測、高密度信息儲(chǔ)存等方面都可替代傳統(tǒng)含有毒有害物質(zhì)的紫外汞燈，目前紫光LED生長由于受到生長材料本身的限制和摻雜難度影響，發(fā)光效率普遍較低，并且電壓普遍較高，如何降低摻雜難度，減少材料生長的困難度是當(dāng)下研究的重點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是一種新的生長紫外LED的外延結(jié)構(gòu)的方法，采用新的結(jié)構(gòu)層和表面接觸層摻雜，既可以實(shí)現(xiàn)避免生長紫外光時(shí)表面材料本身對光的吸收，還可以降低接觸電壓。
[0004]本發(fā)明的基本技術(shù)方案如下:
[0005]一種紫外LED外延結(jié)構(gòu)生長方法，包括以下步驟:
[0006]( I)在藍(lán)寶石襯底上生長低溫AlN ；
[0007](2)生長高溫 AlN;
[0008](3)生長若干個(gè)周期AlN/AlGaN超晶格結(jié)構(gòu)層；
[0009](4)生長摻雜硅烷的η型AlGaN層；
[0010](5)生長若干個(gè)周期AlxGanNAlyGahN量子阱壘區(qū)，其中AlxGahN作為阱層，AlyGa1J 作為壘層，0〈x < y < I ;
[0011](6)生長摻雜鎂P型AlGaN阻擋層；
[0012](7)生長摻雜鎂P型AlGaN層作為P層；
[0013](8)生長重?fù)诫s硅烷 η++ 型 AlzInwGa1^N 薄層，0<w<0.05, 0<z<0.9 ；
[0014](9)氮?dú)夥諊峦嘶稹?br> [0015]以上所稱的“高溫”、“低溫”在本領(lǐng)域是具有明確意義的技術(shù)術(shù)語。
[0016]基于上述基本方案，本發(fā)明還做如下優(yōu)化限定:
[0017]上述步驟(8)生長3-10nm的重?fù)诫s硅烷η++型AlzInwGa1IiN薄層。
[0018]上述步驟(8)的最佳生長環(huán)境為在890°C，200torr。
[0019]上述步驟(5)的每一個(gè)周期中，量子阱層AlxGa^N和壘層AlyGai_yN層的厚度分別為 3nm 和 8nm。
[0020]相應(yīng)的，本發(fā)明的紫外LED外延片，包括依次生長的以下各層:
[0021]藍(lán)寶石襯底；
[0022]低溫AlN ；
[0023]高溫AlN ；[0024]若干個(gè)周期AlN/AlGaN超晶格結(jié)構(gòu)層；
[0025]摻雜硅烷的η型AlGaN層；
[0026]若干個(gè)周期ΑΙ^^Ν/ΑΙΑ^Ν量子阱壘區(qū)，其中AlxGapxN作為阱層，AlyGa1^yN作為壘層，0〈x < y < I ；
[0027]摻雜鎂P型AlGaN阻擋層；
[0028]摻雜鎂P型AlGaN層作為p層；
[0029]重?fù)诫s硅烷η++ 型 AlzInwGanwN 薄層，0<w<0.05, 0<z<0.9。
[0030]其中:
[0031]重?fù)诫s硅烷η++型AlzInwGa1IwN薄層的較佳厚度為3_10nm。
[0032]AlxGahNAlyGapyN量子阱壘區(qū)的每一個(gè)周期中，量子阱層AlxGa1J和壘層AlyGa1^yN層的最佳厚度分別為3nm和8nm。
[0033]本發(fā)明具有以下有效效果:
[0034]本發(fā)明采用摻雜硅烷的η++型AlzInwGanwN (0<w<0.05，0<z<0.9)表面接觸層代替?zhèn)鹘y(tǒng)的摻雜鎂的P型GaN表面接觸層，既減小了表面接觸層GaN材料本身對紫外光的吸收，提升了外延片出光效率，同時(shí)低In組分的η++型AlzInwGamN不但可以與芯片制作工藝的ITO (氧化銦錫)電流擴(kuò)展層良好的接觸，并且還能容易地實(shí)現(xiàn)η型硅烷的重?fù)诫s，能夠與ITO層形成更好的歐姆接觸，降低接觸電壓。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1為紫外LED的外延整體結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]本發(fā)明采用藍(lán)寶石作為生長基底，進(jìn)行異質(zhì)外延生長，運(yùn)用MOCVD (金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積)技術(shù)來完成整個(gè)外延過程。采用三甲基鎵(TMGa)，三乙基鎵(TEGa)，和三甲基銦(TMIn),三甲基鋁(TMAl)和氨氣(NH3)硅烷(SiH4)和二茂鎂(cp2mg)分別提供生長所需要的鎵源，銦源，鋁源，和氮源，硅源，鎂源。
[0037]在藍(lán)寶石襯底上生長一層低溫A1N，然后再高溫生長一層A1N，然后再生長幾個(gè)周期AlN/AlGaN超晶格結(jié)構(gòu)層，然后再生長一層摻雜硅烷的η型AlGaN層，然后生長一層幾個(gè)周期AlxGal-xN/AlyGal-yN (y>x)量子講魚區(qū)，其中AlxGal-xN作為講層，AlyGal-yN作為壘層。然后生長一層摻 雜鎂P型AlGaN阻擋層(Al組分較高)，接著生長一層摻雜鎂P型AlGaN層，然后生長一層薄的重?fù)诫s硅烷η++型AlzInwGa1^N層(0〈w〈0.05，0<z<0.9)，其中In含量很低。
[0038]以下結(jié)合圖1，給出一個(gè)示例，具體優(yōu)化的步驟和參數(shù)如下:
[0039]1.將藍(lán)寶石襯底特殊清洗處理后，放入MOCVD設(shè)備在1100°C烘烤10分鐘。
[0040]2.降溫度600°C生長一層厚度IOnm的低溫AlN層，生長壓力為150torr。
[0041]3.升溫到1070°C生長一層厚度300nm的高溫AlN層，生長壓力為150torr.[0042]4.在溫度1050°C，200torr生長一層10個(gè)周期AlN/AlGaN的超晶格，總厚度70nm。
[0043]5.在溫度1060°C生長一層本征摻雜硅烷的η型AlGaN層厚度500nm，壓力200torr.[0044]6.在氮?dú)夥諊?200torr，1060°C生長一層 ΑΙΑβ^Ν/ΑΙ^^Ν (y>x)量子阱壘層，量子阱層AlxGal-xN和壘層AlyGal-yN層的厚度分別為3nm和8nm，共生長8個(gè)周期。
[0045]7.溫度至1000°C，150torr，生長一層摻雜鎂的P型AlGaN層，厚度15nm。作為電子阻擋層，通常其中的Al組分含量較高。
[0046]8.在 900°C，200torr 生長 50nm 的 Mg 摻雜的 p 型 AlGaN 層。
[0047]9.在890 V，200torr生長一層重?fù)诫s硅烷的η型η++型Al JnwGa^N層，0〈w〈0.05, 0〈z〈0.9,此層很薄,約為 4nm。
[0048]10.在氮?dú)夥諊?，退?0分鐘。
[0049]以上整體外延生長過程結(jié)束，即制得紫外LED外延片。
[0050]按照本發(fā)明的外延結(jié)構(gòu)生長方法制得外延片加工得到的芯片經(jīng)過測試，其光功率值較傳統(tǒng)的外延結(jié)構(gòu)芯片提升近25%，說明其新的表面結(jié)構(gòu)接觸層能夠減少材料表面對光的吸收，增加了光的提取效率；并且電壓也較傳統(tǒng)芯片降低了 0.5V-1V左右。
[0051]需要強(qiáng)調(diào)的是，以上實(shí)施例中給出了能夠達(dá)到最佳技術(shù)效果的具體參數(shù)，但這些溫度、厚度、壓力等具體參數(shù)大部分均是參照現(xiàn)有技術(shù)所做的常規(guī)選擇，不應(yīng)視為對本發(fā)明權(quán)利要求保護(hù)范圍的限制。說明書中闡述了本發(fā)明技術(shù)改進(jìn)的原理，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)能夠認(rèn)識(shí)到在基本方案下對各具體參數(shù)做適度的調(diào)整仍然能夠基本實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
【權(quán)利要求】
1.一種紫外LED外延結(jié)構(gòu)生長方法，包括以下步驟: (1)在藍(lán)寶石襯底上生長低溫AlN； (2)生長高溫AlN； (3)生長若干個(gè)周期AlN/AlGaN超晶格結(jié)構(gòu)層； (4)生長摻雜硅烷的η型AlGaN層； (5)生長若干個(gè)周期ΑΙ^^Ν/ΑΙΑ^Ν量子阱壘區(qū)，其中AlxGa1J作為阱層，AlyGa1^yN作為壘層，0〈x < y < I ； (6)生長摻雜鎂P型AlGaN阻擋層； (7)生長摻雜鎂P型AlGaN層作為p層； (8)生長重?fù)诫s硅烷η++ 型 AlzInwGahiN 薄層，0<w<0.05，0〈ζ〈0.9 ； (9)氮?dú)夥諊峦嘶稹?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外LED外延結(jié)構(gòu)生長方法，其特征在于:步驟(8)生長3-10nm的重?fù)诫s硅烷η++型AlzInwGah_wN薄層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紫外LED外延結(jié)構(gòu)生長方法，其特征在于:步驟(8)的生長環(huán)境為在 890°C，200torr。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的紫外LED外延結(jié)構(gòu)生長方法，其特征在于:步驟(5)的每一個(gè)周期中，量子阱層AlxGahN和壘層AlyGa^yN層的厚度分別為3nm和8nm。
5.一種紫外LED外延片，其特征在于，包括依次生長的以下各層: 藍(lán)寶石襯底； 低溫AlN ； 高溫AlN ； 若干個(gè)周期AlN/AlGaN超晶格結(jié)構(gòu)層； 摻雜硅烷的η型AlGaN層； 若干個(gè)周期AlxGa1INAlyGahN量子阱壘區(qū)，其中AlxGai_xN作為阱層，AlyGa1^yN作為壘層，0〈x < y < 1 ； 摻雜鎂P型AlGaN阻擋層； 摻雜鎂P型AlGaN層作為P層； 重?fù)诫s硅烷 η++ 型 AlzInwGanwN 薄層，0〈w〈0.05, 0〈ζ〈0.9。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的紫外LED外延片，其特征在于:重?fù)诫s硅烷η++型AlzInwGa1^wN 薄層的厚度為 3-lOnm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的紫外LED外延片，其特征在于=AlxGahNAlyGahN量子阱壘區(qū)的每一個(gè)周期中，量子阱層AlxGahN和壘層AlyGa^yN層的厚度分別為3nm和8nm。
【文檔編號】H01L33/30GK103915532SQ201410145553
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月11日
【發(fā)明者】王曉波 申請人:西安神光皓瑞光電科技有限公司