[发明专利]紫外发光二极管外延片及其制造方法

说明书

本公开提供了一种紫外发光二极管外延片及其制造方法，属于半导体技术领域。所述紫外发光二极管外延片包括衬底、以及依次层叠在衬底上的缓冲层、未掺杂的AlGaN层、N型层、有源层和P型层，所述有源层包括多个周期交替生长的量子阱层和量子垒层，所述量子阱层为掺Si的Al_xGa_1‑xN层，0＜x＜0.4，所述量子垒层为掺Mg的Al_yGa_1‑yN层，0.5＜y＜0.7。该紫外发光二极管外延片可以效屏蔽量子阱层中由于极化效应产生的内建电场，从而可以提高电子和空穴的波函数重叠率，进而可以提高电子和空穴的辐射复合效率，最终提高紫外发光二极管的内量子效率。

技术领域

本公开涉及半导体技术领域，特别涉及一种紫外发光二极管外延片及其制造方法。

背景技术

基于AlGaN材料的短波长紫外发光二极管应用领域非常广泛，是氮化物半导体研究领域的一个重要研究内容。

外延片是制造发光二极管的重要部件。现有的紫外发光二极管外延片包括衬底、以及依次层叠在衬底上的缓冲层、未掺杂的AlGaN层、N型层、有源层和P型层。其中，有源层包括交替生长的量子阱层和量子垒层。量子阱层为AlGaN层。

然而AlGaN材料具有较强的自发极化和压电极化效应，因此，量子阱层中存在由极化效应导致的量子限制斯塔克效应，使得电子和空穴在空间上的波函数分离，从而导致电子和空穴的辐射复合效率偏低。并且AlGaN材料中存在的大量缺陷还会充当非辐射复合中心，严重影响紫外发光二极管的内量子效率。

发明内容

本公开实施例提供了一种紫外发光二极管外延片及其制造方法，可以提高电子和空穴的辐射复合效率，并提高紫外发光二极管的内量子效率。所述技术方案如下：

本公开实施例提供了一种紫外发光二极管外延片，所述紫外发光二极管外延片包括衬底、以及依次层叠在衬底上的缓冲层、未掺杂的AlGaN层、N型层、有源层和P型层，

所述有源层包括多个周期交替生长的量子阱层和量子垒层，所述量子阱层为掺Si的Al_xGa_1-xN层，0＜x＜0.4，所述量子垒层为掺Mg的Al_yGa_1-yN层，0.5＜y＜0.7。

可选地，所述量子阱层中Si的掺杂浓度为6×10¹⁷cm^-3～1×10¹⁸cm^-3。

可选地，沿所述外延片的层叠方向，多个所述量子阱层中Si的掺杂浓度逐层递减。

可选地，所述量子垒层中Mg的掺杂浓度为1×10¹⁸cm^-3～3×10¹⁸cm^-3。

可选地，沿所述外延片的层叠方向，多个所述量子垒层中Mg的掺杂浓度逐层递增。

可选地，所述量子垒层包括依次层叠的第一子垒层、第二子垒层和第三子垒层，所述第二子垒层为掺Mg的Al_yGa_1-yN层，所述第一子垒层和第三子垒层均为不掺杂的Al_yGa_1-yN层。

可选地，所述第二子垒层的厚度为所述量子垒层的厚度的1/2～2/3，所述第一子垒层和所述第二子垒层的厚度相同。

可选地，所述量子阱层的厚度为2～4nm，所述量子垒层的厚度为8～12nm。

另一方面，提供了一种紫外发光二极管外延片的制造方法，所述制造方法包括：

提供一衬底；

在所述衬底上依次生长缓冲层、未掺杂的AlGaN层和N型层；