抗水解蓝绿光LED用外延结构及其制备方法、抗水解蓝绿光LED与流程

本发明涉及半导体光电器件领域，尤其涉及一种抗水解蓝绿光led用外延结构及其制备方法、抗水解蓝绿光led。

背景技术：

1、led在使用的过程中，会与外界环境中、或封装胶中残留的水/水蒸气发生反应，造成芯片水解。从而产生电极脱落、led发光芯片暗亮、死灯等问题。进一步的，水解产生的水解物还会顺着led芯片爬到发光结构(外延)部分，造成pn结导通，进而产生侧面漏电的问题。两者综合大幅度降低了led的可靠性。

2、现有的提升抗水解性能的方式是在外延结构上进行iso深刻蚀，并且在后续芯片制程中添加较厚的钝化膜形成工序，进而防止侧面漏电。但这种钝化膜会吸收光线，降低光效。同时，沉积工序往往难以保证在侧壁、平面上形成厚度一致的钝化膜，因此，为了沉积在侧壁沉积较厚的钝化膜，往往意味着在其他平面上沉积厚度更大的钝化膜，这一者提升了成本，二者也进一步降低了光效。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于，提供一种抗水解蓝绿光led用外延结构及其制备方法，其可提升蓝绿光led的抗水解性能。

2、本发明还要解决的技术问题在于，提供一种抗水解蓝绿光led。

3、为了解决上述问题，本发明公开了一种抗水解蓝绿光led用外延结构，包括衬底和依次设于所述衬底上的缓冲层、u-gan层、n-gan层、多量子阱层、电子阻挡层和p-gan层；所述缓冲层包括依次层叠的bn层、bxga1-xn层和alyga1-yn层，其中，x为0.1-0.2，y为0.1-0.2。

4、作为上述技术方案的改进，所述bn层的厚度为5-10nm，所述bxga1-xn层的厚度为10-20nm，所述alyga1-yn层的厚度为10-20nm。

5、作为上述技术方案的改进，所述n-gan层包括依次层叠的第一n-gan层、复合插入层和第二n-gan层；

6、所述复合插入层为n-bzga1-zn层和n-alwga1-wn层组成的周期性超晶格结构，其周期数≥2，其中，z为0.1-0.2，w为0.1-0.2。

7、作为上述技术方案的改进，所述第一n-gan层的厚度为200-500nm，所述第二n-gan层的厚度为800-1500nm；

8、第一n-gan层的掺杂元素为si，掺杂浓度为3×1018-9×1018cm-3；所述第二n-gan层的掺杂元素为si，掺杂浓度为1×1019-5×1019cm-3。

9、作为上述技术方案的改进，所述复合插入层的周期数为10-20；

10、每个周期中，n-bzga1-zn层的厚度为5-10nm，n-alwga1-wn层的厚度为20-40nm。

11、作为上述技术方案的改进，所述n-bzga1-zn层的掺杂元素为si，掺杂浓度为8×1017-2×1018cm-3；所述n-alwga1-wn层的掺杂元素为si，掺杂浓度为8×1017-3×1018cm-3。

12、相应的，本发明还公开了一种抗水解蓝绿光led用外延结构，用于上述的抗水解蓝绿光led用外延结构，其包括：

13、提供衬底，在所述衬底上依次生长缓冲层、u-gan层、n-gan层、多量子阱层、电子阻挡层和p-gan层；

14、其中，所述缓冲层包括依次层叠的bn层、bxga1-xn层和alyga1-yn层，其中，x为0.1-0.2，y为0.1-0.2。

15、作为上述技术方案的改进，所述bn层的生长温度为780-880℃，生长压力为20-200torr；

16、所述bxga1-xn层的生长温度为1000-1100℃，生长压力为100-300torr；

17、所述alyga1-yn层的生长温度为700-900℃，生长压力为50-200torr。

18、作为上述技术方案的改进，所述n-gan层包括依次层叠的第一n-gan层、复合插入层和第二n-gan层；其中，所述复合插入层为n-bzga1-zn层和n-alwga1-wn层组成的周期性超晶格结构，其周期数≥2，其中，z为0.1-0.2，w为0.1-0.2；

19、所述第一n-gan层、第二n-gan层的生长温度均为1050-1150℃，生长压力为100-300torr；

20、所述复合插入层的生长温度为900-1000℃，生长压力为100-300torr。

21、相应的，本发明还公开了一种抗水解蓝绿光led，其包括上述的抗水解蓝绿光led用外延结构。

22、实施本发明，具有如下有益效果：

23、1.本发明的抗水解蓝绿光led用外延结构，采用了bn层、bxga1-xn层和alyga1-yn层共同作为缓冲层。其中，bn的晶格常数(a＝0.253)小于gan的晶格常数(a＝0.3189nm)，可以明显降低衬底与gan基外延层之间的晶格失配度，降低位错密度，提高外延层的晶体质量。bxga1-xn层可以显著降低背景载流子浓度，提高u-gan层的电阻率，降低缺陷密度。这样的结构设计，可以提升晶体质量，提高抗水解的性能。

24、2.本发明的抗水解蓝绿光led用外延结构，在n-gan层中插入了复合插入层，其为bzga1-zn层和alwga1-wn层组成的周期性超晶格结构。一者，由于b原子和al原子的原子半径都相对较小，可填补位错造成的空位，进一步减少晶格失配的延伸。二者，两层引入的张应力可以与高温gan生长积累的部分压应力相抵消。三者，bn禁带宽度介于aln与gan之间，eg(bn)＝5.8ev，eg(aln)＝6.15ev，eg(gan)＝3.4ev，从而提高电子阻挡率，提高抗水解性能。

技术特征：

1.一种抗水解蓝绿光led用外延结构，包括衬底和依次设于所述衬底上的缓冲层、u-gan层、n-gan层、多量子阱层、电子阻挡层和p-gan层；其特征在于，所述缓冲层包括依次层叠的bn层、bxga1-xn层和alyga1-yn层，其中，x为0.1-0.2，y为0.1-0.2。

2.如权利要求1所述的抗水解蓝绿光led用外延结构，其特征在于，所述bn层的厚度为5-10nm，所述bxga1-xn层的厚度为10-20nm，所述alyga1-yn层的厚度为10-20nm。

3.如权利要求1所述的抗水解蓝绿光led用外延结构，其特征在于，所述n-gan层包括依次层叠的第一n-gan层、复合插入层和第二n-gan层；

4.如权利要求3所述的抗水解蓝绿光led用外延结构，其特征在于，所述第一n-gan层的厚度为200-500nm，所述第二n-gan层的厚度为800-1500nm；

5.如权利要求3所述的抗水解蓝绿光led用外延结构，其特征在于，所述复合插入层的周期数为10-20；

6.如权利要求3所述的抗水解蓝绿光led用外延结构，其特征在于，所述n-bzga1-zn层的掺杂元素为si，掺杂浓度为8×1017-2×1018cm-3；所述n-alwga1-wn层的掺杂元素为si，掺杂浓度为8×1017-3×1018cm-3。

7.一种抗水解蓝绿光led用外延结构，用于制备如权利要求1-6任一项所述的抗水解蓝绿光led用外延结构，其特征在于，包括：

8.如权利要求7所述的抗水解蓝绿光led用外延结构的制备方法，其特征在于，所述bn层的生长温度为780-880℃，生长压力为20-200torr；

9.如权利要求7所述的抗水解蓝绿光led用外延结构的制备方法，其特征在于，所述n-gan层包括依次层叠的第一n-gan层、复合插入层和第二n-gan层；其中，所述复合插入层为n-bzga1-zn层和n-alwga1-wn层组成的周期性超晶格结构，其周期数≥2，其中，z为0.1-0.2，w为0.1-0.2；

10.一种抗水解蓝绿光led，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的抗水解蓝绿光led用外延结构。

技术总结
本发明公开了一种抗水解蓝绿光LED用外延结构及其制备方法、抗水解蓝绿光LED，涉及半导体光电器件领域。外延结构包括衬底和依次设于所述衬底上的缓冲层、U‑GaN层、N‑GaN层、多量子阱层、电子阻挡层和P‑GaN层，所述缓冲层包括依次层叠的BN层、B<subgt;x</subgt;Ga<subgt;1‑x</subgt;N层和Al<subgt;y</subgt;Ga<subgt;1‑y</subgt;N层，其中，x为0.1‑0.2，y为0.1‑0.2。实施本发明，可提升蓝绿光LED的抗水解性能。

技术研发人员：张文燕,武杰,徐亮,胡清富,邓宝平,彭凌
受保护的技术使用者：佛山市国星半导体技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13