一种紫外LED外延片及其制备方法、LED芯片与流程

本发明涉及半导体，特别涉及一种紫外led外延片及其制备方法、led芯片。

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。

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109～1010/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。

3、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

1、基于此，本发明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的成核层结构，以提高内量子效率。

2、根据本发明实施例当中的一种紫外led外延片，包括成核层，所述成核层包括依次层叠的第一成核层和第二成核层，所述第一成核层和所述第二成核层均为aln层，其中，生长所述第一成核层的温度低于生长所述第二成核层的温度，生长所述第一成核层的速度低于生长所述第二成核层的速度，生长所述第一成核层的压力高于生长所述第二成核层的压力，生长所述第一成核层的gap高度高于生长所述第二成核层的gap高度，且生长第一成核层时gap高度与生长第二成核层时gap高度的高度差为5mm～9mm，生长所述第一成核层时通入nh3的流量大于生长所述第二成核层时通入nh3的流量，当所述第一成核层和所述第二成核层生长完成后，进行热处理，以去除杂晶和多晶态的物质，得到表面形貌清晰的成核层。

3、进一步的，所述紫外led外延片还包括衬底、缓冲层、n型半导体层、有源层、电子阻挡层和p型半导体层；

4、其中，在所述衬底上沿外延生长方向依次沉积所述成核层、所述缓冲层、所述n型半导体层、所述有源层、所述电子阻挡层和所述p型半导体层。

5、进一步的，生长所述第一成核层的温度为800℃～900℃，生长所述第二成核层的温度为1000℃～1100℃。

6、进一步的，生长所述第一成核层的速度小于0.5μm/h，生长所述第二成核层的速度大于1.5μm/h。

7、进一步的，生长所述第一成核层的压力为150mbar～250mbar，生长所述第二成核层的压力为50mbar～100mbar。

8、进一步的，生长所述第一成核层的gap高度为15mm～20mm，生长所述第二成核层的gap高度为8mm～12mm。

9、进一步的，生长所述第一成核层时通入nh3的流量为18l～22l，生长所述第二成核层时通入nh3的流量为2l～4l。

10、进一步的，所述第一成核层的厚度小于所述第二成核层的厚度，其中，所述第一成核层的厚度为1nm～10nm，所述第二成核层的厚度为15nm～50nm。

11、根据本发明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：

12、沿外延生长方向依次沉积第一成核层和第二成核层，其中，在生长所述第一成核层和所述第二成核层的过程中，控制生长所述第一成核层的温度低于生长所述第二成核层的温度，控制生长所述第一成核层的速度低于生长所述第二成核层的速度，控制生长所述第一成核层的压力高于生长所述第二成核层的压力，控制生长所述第一成核层的gap高度高于生长所述第二成核层的gap高度，且生长第一成核层时gap高度与生长第二成核层时gap高度的高度差为5mm～9mm，控制生长所述第一成核层时通入nh3的流量大于生长所述第二成核层时通入nh3的流量，当所述第一成核层和所述第二成核层生长完成后，进行热处理，以去除杂晶和多晶态的物质，得到表面形貌清晰的成核层。

13、根据本发明实施例当中的一种led芯片，包括上述的紫外led外延片。

14、本发明的有益效果为：

15、通过设置一成核层，该成核层包括依次层叠的第一成核层和第二成核层，第一成核层和第二成核层均为aln层，其中，生长第一成核层的温度低于生长第二成核层的温度，生长第一成核层的速度低于生长第二成核层的速度，生长第一成核层的压力高于生长第二成核层的压力，生长第一成核层的gap高度高于生长第二成核层的gap高度，生长第一成核层时通入nh3的流量大于生长第二成核层时通入nh3的流量，当第一成核层和第二成核层生长完成后，进行热处理，以去除杂晶和多晶态的物质，得到表面形貌清晰的成核层，具体的，该成核层的设置，可以为后续的缓冲层的生长垫定基础，便于得到晶体质量更优的缓冲层，最终达到提高内量子效率的目的。

技术特征：

1.一种紫外led外延片，其特征在于，包括成核层，所述成核层包括依次层叠的第一成核层和第二成核层，所述第一成核层和所述第二成核层均为aln层，其中，生长所述第一成核层的温度低于生长所述第二成核层的温度，生长所述第一成核层的速度低于生长所述第二成核层的速度，生长所述第一成核层的压力高于生长所述第二成核层的压力，生长所述第一成核层的gap高度高于生长所述第二成核层的gap高度，且生长第一成核层时gap高度与生长第二成核层时gap高度的高度差为5mm～9mm，生长所述第一成核层时通入nh3的流量大于生长所述第二成核层时通入nh3的流量，当所述第一成核层和所述第二成核层生长完成后，进行热处理，以去除杂晶和多晶态的物质，得到表面形貌清晰的成核层。

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、缓冲层、n型半导体层、有源层、电子阻挡层和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，生长所述第一成核层的温度为800℃～900℃，生长所述第二成核层的温度为1000℃～1100℃。

4.根据权利要求1或2所述的紫外led外延片，其特征在于，生长所述第一成核层的速度小于0.5μm/h，生长所述第二成核层的速度大于1.5μm/h。

5.根据权利要求1或2所述的紫外led外延片，其特征在于，生长所述第一成核层的压力为150mbar～250mbar，生长所述第二成核层的压力为50mbar～100mbar。

6.根据权利要求1或2所述的紫外led外延片，其特征在于，生长所述第一成核层的gap高度为15mm～20mm，生长所述第二成核层的gap高度为8mm～12mm。

7.根据权利要求1或2所述的紫外led外延片，其特征在于，生长所述第一成核层时通入nh3的流量为18l～22l，生长所述第二成核层时通入nh3的流量为2l～4l。

8.根据权利要求1或2所述的紫外led外延片，其特征在于，所述第一成核层的厚度小于所述第二成核层的厚度，其中，所述第一成核层的厚度为1nm～10nm，所述第二成核层的厚度为15nm～50nm。

9.一种紫外led外延片的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1-8任一项所述的紫外led外延片，所述制备方法包括：

10.一种led芯片，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的紫外led外延片。

技术总结
本发明提供一种紫外LED外延片及其制备方法、LED芯片，通过设置一成核层，该成核层包括依次层叠的第一成核层和第二成核层，第一成核层和第二成核层均为AlN层，其中，生长第一成核层的温度、速度低于生长第二成核层的温度、速度，生长第一成核层的压力、Gap高度高于生长第二成核层的压力、Gap高度，生长第一成核层时通入NH<subgt;3</subgt;的流量大于生长第二成核层时通入NH<subgt;3</subgt;的流量，当第一成核层和第二成核层生长完成后，进行热处理，以去除杂晶和多晶态的物质，得到表面形貌清晰的成核层，具体的，该成核层的设置，可以为后续的缓冲层的生长垫定基础，便于得到晶体质量更优的缓冲层，最终达到提高内量子效率的目的。

技术研发人员：刘春杨,吕蒙普,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：2024/3/4