[发明专利]一种倒装近深紫外发光二极管的外延结构及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，尤其是一种倒装近紫外发光二极管的外延结构及其制备方法。

背景技术

氮化镓(以下简称GaN)基近紫外发光二极管(NearUltravioletLightEmittingDiode)，由于其具有寿命长、预热时间短、光谱纯净(发光峰的半波宽在15nm以内)、体积小、可靠性高等优势，被认为是取代紫外线低压汞灯等含汞光源的最佳光源。因此，其已在固化、油墨印刷、钞票鉴伪等方面有着广泛的应用。

但是，近紫外发光二极管在固化、油墨印刷方面的应用要求该发光二极管具备高紫外能量密度，故在这些应用中，一般都是使用近紫外发光二极管的阵列。近紫外发光二极管阵列的能量密度主要由两方面决定：1、单颗近紫外发光二极管的能量；2、近紫外发光二极管阵列的密度。利用倒装芯片(Flip-Chip)结构，近紫外发光二极管可以制成高密度倒装芯片COB阵列(FCCOB)。由于阵列密度高，近紫外FCCOB阵列除了具有超高的紫外能量密度以外还具有倒装芯片可靠性高，散热好的优势。但目前近紫外发光二极管外延结构中普遍存在的GaN对近紫外光的自吸收作用限制了倒装近紫外发光二极管效率的提升。

发明内容

为了克服以上缺点，本专利提供的无GaN外延结构可以提高倒装近紫外发光二极管的发光效率20％以上。利用其制得的近紫外高密度FCCOB阵列比传统的近紫外垂直结构芯片COB(ChiponBoard，板上芯片)阵列的能量密度高30％以上。

本发明提供的技术方案如下：

一种倒装近紫外发光二极管的外延结构，该外延结构从下到上依次为：衬底、AlN(氮化铝)溅射层、非掺杂Al_xGa_1-xN(氮化镓铝)层、n型Al_yGa_1-yN层、多量子阱In_uGa_1-uN(氮化镓铟)/Al_vGa_1-vN层、p型Al_wGa_1-wN层、p型Al_zGa_1-zN层以及p型GaN接触层，其中，所述x、y、z、u以及v的取值范围都为0.001～0.500，所述w的取值范围为0.100～0.500。

进一步优选地，所述衬底为蓝宝石衬底或碳化硅衬底或图形化的蓝宝石衬底或图形化的碳化硅衬底。

进一步优选地，所述AlN溅射层是在溅射设备中进行，其他层在金属有机物化学气相沉积(Metal-organicChemicalVaporDeposition，MOCVD)、分子束外延(MolecularBeamEpitaxy，MBE)或者氢化物气相外延(HydrideVaporPhaseEpitaxy，HVPE)中进行。

和/或，

所述AlN溅射层的厚度范围为1～1000nm。

进一步优选地，所述Al_xGa_1-xN缓冲层的厚度范围为1～1000nm、生长温度范围为800～1200℃(摄氏度)，且所述Al_xGa_1-xN缓冲层中Al组分x范围为0.01～0.99，；

和/或，

所述非掺杂Al_yGa_1-yN层的厚度范围为0.1～10um、生长温度为800～1200℃，且所述非掺杂Al_yGa_1-yN层中Al组分y的范围为0.01～0.99。

进一步优选地，所述非掺杂Al_xGa_1-xN层的厚度范围为0.1～10um、生长温度范围为800～1200℃，且非掺杂Al_xGa_1-xN层中Al组分x范围为0.001～0.500；

和/或，

所述n型Al_yGa_1-yN层的厚度范围为0.1-10um、生长温度为800～1200℃，且所述n型Al_yGa_1-yN层中Al组分y的范围为0.001～0.500。