[发明专利]一种紫外LED外延结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种紫外LED外延结构，包括衬底、及从下至上依次位于衬底上的低温AlN层、高温AlN层、本征AlGaN层、掺杂硅烷的n型AlGaN层、掺杂硅烷的n掺杂AlGaN/AlN超晶格层、量子阱区‑1、超晶格SL区‑1、量子阱区‑2、超晶格SL区‑2、量子阱区‑3、超晶格SL区‑3、量子阱区‑n、超晶格SL区‑n、p型AlGaN层和掺杂镁的p++型BAlGaN层，通过本发明的设计和生长方法，能够满足现实应用中对于各种紫外波段需求的集成统一，很大程度简化了后续封装步骤，并且提高了芯片的整体可靠性，实现了一芯多用的功能。

技术领域

本发明涉及半导体电子信息技术领域，更具体的说是涉及一种紫外LED外延结构及其制备方法。

背景技术

随着科技进步和新型能源发展，固态LED照明将成为未来世界发光的趋势，由于LED由于具有节能、环保、安全、寿命长、低耗、低热等优点，已经大面积的应用于交通指示灯、交通信号灯、景观装饰灯、显示屏、汽车尾灯、手机背光源、杀菌消毒等领域。目前市场上的LED等主要以蓝绿光为主，红黄光次之，紫光及深紫外紫外的LED产品比较少，主要由于大功率深紫外LED制造难度大、发光效率低。随着LED应用的发展，紫外LED的市场需求越来越大，普遍应用于医疗器械，医学测量，卫生消毒，验钞点钞检验设备，防伪行业，生物统计安全性检测，涵盖医疗，卫生，金融，生物，检测，公共安全等各个方面。在目前的LED背景下，紫光市场前景非常广阔。

目前紫光LED外延生长技术还不够成熟，一方面受制于紫外光生长材料特性，另一方面是紫外光LED能带结构和设计结构的影响，还有受制于制备和生长方法的影响。随着市场对紫外芯片产品的需求多样性，200-280nm、350-360nm、380-395nm等各个波长的紫外芯片都有明显的增长需求，传统应用是将多个不同芯片波长封装在一起，起到混合效果，多个波长芯片封装提升了成本也降低了可靠性，因此如何制备高功率的复合波长紫外LED芯片成为非常迫切的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种紫外LED外延结构及其制备方法，通过本发明的设计和制备方法，能够满足现实应用中对于各种紫外波段需求的集成统一，很大程度简化了后续封装步骤，并且提高了芯片的整体可靠性，实现了一芯多用的功能，提升了紫外LED芯片的综合功能和竞争力，能够大规模满足工业级应用。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种紫外LED外延结构，包括衬底、及从下至上依次位于衬底上的本征AlGaN层、n型AlGaN层、n掺杂AlGaN/AlN超晶格层、量子阱区、超晶格SL区、p型AlGaN层和p++型BAlGaN层。

优选的，上述衬底为蓝宝石衬底或硅衬底。

优选的，上述紫外LED外延结构还包括设置于衬底层和本征AlGaN层之间的AlN层；

AlN层包括低温AlN层和高温AlN层；高温AlN层位于低温AlN层上方；低温AlN层的厚度为10nm；高温AlN层的厚度为200nm。

优选的，上述本征AlGaN层厚度为100nm；n型AlGaN层厚度为100-300nm。

进一步的，上述的n型AlGaN层为掺杂硅烷的n型AlGaN层；硅烷掺杂量为10^20±1cm³。

优选的，上述n掺杂AlGaN/AlN超晶格层由AlGaN和AlN重复交替生长10-15个周期组成；其中每层AlGaN厚度为2-5nm，每层AlN厚度为2nm。

进一步的，上述n掺杂AlGaN/AlN超晶格层为掺杂硅烷的n掺杂AlGaN/AlN超晶格层；硅烷掺杂量为10^20±1cm³。

优选的，所述量子阱区和所述超晶格SL区分别设置有n层，n≥3，且所述量子阱区和超晶格SL区交替层叠设置。