发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管与流程

本发明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。

背景技术：

1、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。而且随着技术的发展，新的应用会不断出现以替代原有的技术和产品，紫外led有着广阔的市场应用前景，如紫外led光疗仪是未来很受欢迎的医疗器械，但是技术还处于成长期。

2、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109～1010cm-2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。

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，降低其工作电压，同时提升良率。

2、本发明还要解决的技术问题在于，提供一种发光二极管。

3、为了解决上述问题，本发明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缓冲层、n型algan层、多量子阱层、电子阻挡层和p型半导体层；所述p型半导体层包括依次设于所述电子阻挡层上的p型algan层、sic层和p型gan层，其中，所述p型gan层的p型掺杂浓度大于所述p型algan层的p型掺杂浓度。

4、作为上述技术方案的改进，所述p型algan层呈三维生长结构，其厚度为1nm～10nm，al组分占比为0.4～0.6，p型掺杂浓度为1×1018cm-3～5×1018cm-3。

5、作为上述技术方案的改进，所述p型gan层呈二维生长结构，其厚度为10nm～20nm，p型掺杂浓度为1×1019cm-3～5×1019cm-3。

6、作为上述技术方案的改进，所述sic层的厚度为1nm～5nm。

7、作为上述技术方案的改进，所述缓冲层包括依次设于所述衬底上的aln层和algan过渡层；

8、所述aln层的厚度为1μm～4μm；

9、所述algan过渡层的厚度为100nm～1000nm，其al组分沿外延片生长方向呈递减变化。

10、相应的，本发明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：

11、提供衬底，在所述衬底上依次生长缓冲层、n型algan层、多量子阱层、电子阻挡层和p型半导体层；

12、所述p型半导体层包括依次设于所述电子阻挡层上的p型algan层、sic层和p型gan层，其中，所述p型gan层的p型掺杂浓度大于所述p型algan层的p型掺杂浓度。

13、作为上述技术方案的改进，所述p型algan层的生长温度为1050℃～1150℃，生长压力为120mbar～250mbar，v/iii比为200～500；

14、所述sic层的生长温度为1100℃～1200℃，生长压力为20mbar～100mbar；

15、所述p型gan层的生长温度为950℃～1000℃，生长压力为50mbar～120mbar，v/iii比为2000～3000。

16、作为上述技术方案的改进，所述p型algan层、所述p型gan层的生长气氛为h2，所述sic层的生长气氛为n2。

17、作为上述技术方案的改进，所述缓冲层包括依次设于所述衬底上的aln层和algan过渡层；

18、所述aln层的生长温度为1200℃～1300℃，生长压力为40mbar～100mbar，生长过程中，nh3以脉冲形式通入。

19、相应的，本发明还公开了一种发光二极管外延片，其包括上述的发光二极管外延片。

20、实施本发明，具有如下有益效果：

21、1.本发明的发光二极管外延片中，p型半导体层包括依次层叠的p型algan层、sic层和p型gan层。其中，p型algan层的带隙宽度大、p型掺杂浓度低，其可作为空穴的扩展层，提升空穴进入下方结构(电子阻挡层、多量子阱层)中的注入效率。p型gan层具有较高的掺杂浓度，其可提供较高的空穴浓度，提升发光效率，p型gan层还可提供更好的金半欧姆接触，降低接触端的势垒，降低工作电压。位于p型algan层和p型gan层则可有效降低p型algan层与p型gan层之间的晶格失配，改善p型半导体层的表面粗糙度，降低缺陷密度和位错，提升良率和抗老化性能。因此，通过本发明中的结构，可提高发光二极管外延片的发光效率、良率，降低其工作电压。

22、2.本发明的发光二极管外延片中，p型algan层采用三维生长模式，其减少p型半导体层对光的吸收，提升光提出效率，提升发光效率。p型gan层采用二维生长模式，可填平p型algan层，确保与后续电极的金半欧姆接触，确保不显著提升工作电压。

技术特征：

1.一种发光二极管外延片，包括衬底和依次设于所述衬底上的缓冲层、n型algan层、多量子阱层、电子阻挡层和p型半导体层；其特征在于，所述p型半导体层包括依次设于所述电子阻挡层上的p型algan层、sic层和p型gan层，其中，所述p型gan层的p型掺杂浓度大于所述p型algan层的p型掺杂浓度。

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p型algan层呈三维生长结构，其厚度为1nm～10nm，al组分占比为0.4～0.6，p型掺杂浓度为1×1018cm-3～5×1018cm-3。

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p型gan层呈二维生长结构，其厚度为10nm～20nm，p型掺杂浓度为1×1019cm-3～5×1019cm-3。

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sic层的厚度为1nm～5nm。

5.如权利要求1～4任一项所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述缓冲层包括依次设于所述衬底上的aln层和algan过渡层；

6.一种发光二极管外延片的制备方法，用于制备如权利要求1～5任一项所述的发光二极管外延片，其特征在于，包括：

7.如权利要求6所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述p型algan层的生长温度为1050℃～1150℃，生长压力为120mbar～250mbar，v/iii比为200～500；

8.如权利要求6或7所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述p型algan层、所述p型gan层的生长气氛为h2，所述sic层的生长气氛为n2。

9.如权利要求6所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述缓冲层包括依次设于所述衬底上的aln层和algan过渡层；

10.一种发光二极管外延片，其特征在于，包括如权利要求1～5任一项所述的发光二极管外延片。

技术总结
本发明公开了一种发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管，涉及半导体光电器件领域。发光二极管外延片包括衬底和依次设于所述衬底上的缓冲层、N型AlGaN层、多量子阱层、电子阻挡层和P型半导体层；所述P型半导体层包括依次设于所述电子阻挡层上的P型AlGaN层、SiC层和P型GaN层，其中，所述P型GaN层的P型掺杂浓度大于所述P型AlGaN层的P型掺杂浓度。实施本发明，可提升发光二极管的发光效率和良率，且降低工作电压。

技术研发人员：刘春杨,胡加辉,金从龙,顾伟
受保护的技术使用者：江西兆驰半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1