[发明专利]反极性紫外LED外延结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体发光器件技术领域，尤其涉及一种反极性紫外LED外延结构及其制备方法。

背景技术

深紫外铝氮化镓基发光二极管（Light-EmittingDiode，LED）作为一种高效、环保和绿色新型固态照明光源，具有体积小、重量轻、寿命长、可靠性高及使用功耗低等优点，使其得以广泛应用。特别地，随着LED行业的迅猛发展，LED在照明领域的应用所占比例越来越高。

现有的LED外延结构从下向上依次包括：衬底、AlN外延缓冲层、高温AlN层、Al组分渐降P型AlGaN层、AlGaN/AlInGaN多量子阱超晶格发光层、N型AlGaN/GaN电流扩展层、N型接触层。由于现有的LED外延生长于蓝宝石衬底，因缺陷密度高以及杂质激能量高导致掺杂困难，特别是P形参杂更加不易，导致载流子注入效率低，使得光效偏低，同时因为量子局限史塔克效应，导致量子阱符合效率下降，两种因素叠加使得紫外LED的量子效率进一步降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种反极性紫外LED外延结构及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明一实施方式提供一种反极性紫外LED外延结构，所述反极性紫外LED外延结构包括：衬底，AlN外延缓冲层，AlGaN层，P型Al_vGa_(1-v)N：Mg接触层，P型AlN层，Al组分渐变的P型AlxGa(1-x)N垒层，AlInGaN/AlGaN多量子阱超晶格发光层，N型AlyGa(1-y)N层，N型AlwGa(1-w)N接触层。

为了实现上述发明目的另一，本实施方式提供一种反极性紫外LED外延结构的制备方法，所述方法包括：

S1、提供一衬底；

S2、将所述衬底放置于溅射机台，在温度环境为450~700℃下，在所述衬底上生长AlN薄膜以形成AlN外延缓冲层；

S3、将形成有AlN外延缓冲层的衬底放置于MOCVD内；

S4、在温度环境为1000~1200℃、生长压力为50~200Torr下，在所述AlN外延缓冲层上生长高温AlGaN层；

S5、在温度环境为1000~1200℃、生长压力为50~200Torr下，在所述AlGaN层上生长高温P型Al_vGa_(1-v)N：Mg接触层；

S6、在温度环境为1000~1200℃、生长压力为50~200Torr下，在所述高温P型Al_vGa_(1-v)N：Mg接触层上生长高温P型AlN层；

S7、在温度环境为1000~1200℃、生长压力为50~200Torr下，在所述高温P型AlN层上生长Al组分渐变的P型AlxGa(1-x)N垒层；

S8、在温度环境为950~1100℃、生长压力为50~300Torr下，在所述Al组分渐变的P型AlxGa(1-x)N垒层上依次生长AlInGaN量子阱层和AlGaN量子垒层；

S9、重复步骤S8执行5~25个周期，形成低温AlInGaN/AlGaN多量子阱超晶格发光层；

S10、在温度环境为950~1200℃、生长压力为100~400Torr下，在所述低温AlInGaN/AlGaN多量子阱超晶格发光层上生长高温N型AlyGa(1-y)N层；

S11、在温度环境为950~1200℃、生长压力为100~400Torr下，在所述高温N型AlyGa(1-y)N层上生长高温N型AlwGa(1-w)N接触层。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述AlN缓冲层的制备厚度为10~100nm。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述高温AlGaN层的制备厚度为0.5~2um。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述高温P型Al_vGa_(1-v)N：Mg接触层的制备厚度为0.02~0.1um，Al组分v不低于0.5，掺杂浓度为1*1019/cm3~1*1020/cm3。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述高温P型AlN层的制备厚度为0.02~0.1um，掺杂浓度为1*1019/cm3~1*1020/cm3。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述Al组分渐变的P型AlxGa(1-x)N垒层的制备厚度为0.3~1umum，其中，Al组分是沿着生长方向由高到低渐变，Al组分x初始值为1~0.95，渐变至最终值0.1~0.45，掺杂浓度为0/cm3~1*1020/cm3。