开云优惠体育网页版入口

专利名称：一种可改善n型欧姆接触的深紫外LED外延片

专利类型：实用新型专利

专利申请号：CN202010150814.9

专利申请（专利权）人：山西中科潞安紫外光电开云优惠体育网页版入口有限公司
权利人地址：山西省长治市高新区漳泽新型工业园区

专利发明（设计）人：崔志勇,张晓娜,张向鹏

专利摘要：本专利公开了一种可改善N型欧姆接触的深紫外LED外延片，所述外延片包括：衬底；AlN/AlGaN超晶格应力缓冲层，形成在所述衬底上；N极半导体层，所述N极半导体层包括第一n?AlGaN层、n?GaN层以及第二n?AlGaN层；所述第一n?AlGaN层、n?GaN层和第二n?AlGaN层从所述超晶格应力缓冲层向上依次设置。通过上述结构的N极设计能够有效改善深紫外LED外延片N极的欧姆接触。

主权利要求：
1.一种可改善N型欧姆接触的深紫外LED外延片，其特征在于，所述外延片包括：
衬底；
AlN/AlGaN超晶格应力缓冲层，形成在所述衬底上；
N极半导体层，所述N极半导体层包括第一n?AlGaN层、n?GaN层以及第二n?AlGaN层；所述第一n?AlGaN层、n?GaN层和第二n?AlGaN层从所述超晶格应力缓冲层向上依次设置，其中，在所述AlN/AlGaN超晶格应力缓冲层上生长高Al组分的所述第一n?AlGaN层；再由高Al组分的所述第一n?AlGaN层渐变至n?GaN层；再由所述n?GaN层渐变至高Al组分的第二n?AlGaN层，所述第二n?AlGaN层Al组分与第一n?AlGaN层相同。
2.根据权利要求1所述的一种可改善N型欧姆接触的深紫外LED外延片，其特征在于，所述衬底和所述AlN/AlGaN超晶格应力缓冲层之间形成有氮化铝模板层。
3.根据权利要求1或2所述的一种可改善N型欧姆接触的深紫外LED外延片，其特征在于，在所述第二n?AlGaN层上形成有多量子阱结构层。
4.根据权利要求3所述的一种可改善N型欧姆接触的深紫外LED外延片，其特征在于，在多量子阱结构层上依次形成p型AlGaN电子阻挡层；在p型AlGaN电子阻挡层上形成p型GaN空穴传导层。
5.一种可改善深紫外LED外延片N型欧姆接触的方法，其特征在于，所述方法制造如权利要求1?4中任一项所述的深紫外LED外延片；所述第一n?AlGaN层、n?GaN层和第二n?AlGaN层从所述超晶格应力缓冲层向上依次形成。 说明书 : 一种可改善n型欧姆接触的深紫外LED外延片技术领域[0001] 本专利属于半导体技术领域，具体而言涉及一种可改善N型欧姆接触的深紫外LED外延片。背景技术[0002] 现有技术中,深紫外LED芯片的外延片如图1所示，包括衬底100上依次形成氮化铝模板层101、AlN/AlGaN超晶格应力缓冲层102、n型铝镓氮层103、多量子阱结构层104、电子阻挡层105和P型空穴传导层106。此外延片，对于高Al组分n?AlGaN层，能级缺陷随Al组分递增致使Si施主的离化能升高、迁移率降低，造成高Al组分n?AlGaN的电导性相对较差；另一方面，电子亲和能小导致金?半(金属?半导体)界面处的肖特基势垒较高，欧姆接触特性较差，要求金属电极结构及合金退火条件均需作严格优化。此两方面使低阻欧姆接触的获得受限，芯片电压居高不下。发明内容[0003] 本专利正是基于现有技术的上述需求而提出的，本专利要解决的技术问题是提供一种可改善N型欧姆接触的深紫外LED外延片。有效改善欧姆接触。[0004] 为了解决上述技术问题，本专利提供的技术方案包括：[0005] 一种可改善N型欧姆接触的深紫外LED外延片，其特征在于，所述外延片包括：衬底；AlN/AlGaN超晶格应力缓冲层，形成在所述衬底上；N极半导体层，所述N极半导体层包括第一n?AlGaN层、n?GaN层以及第二n?AlGaN层；所述第一n?AlGaN层、n?GaN层和第二n?AlGaN层从所述超晶格应力缓冲层向上依次设置。[0006] 优选地，所述衬底和所述AlN/AlGaN超晶格应力缓冲层之间形成有氮化铝模板层。[0007] 优选地，在所述第二n?AlGaN层上形成有多量子阱结构层。[0008] 优选地，在多量子阱结构层上依次形成p型AlGaN电子阻挡层；在p型AlGaN电子阻挡层上形成p型GaN空穴传导层。[0009] 一种可改善深紫外LED外延片N型欧姆接触的方法，所述方法制造如上任一项所述的深紫外LED外延片；所述第一n?AlGaN层、n?GaN层和第二n?AlGaN层从所述超晶格应力缓冲层向上依次形成。[0010] 通过上述技术方案，对于高Al组分n?AlGaN，能级缺陷随Al组分递增致使Si施主的离化能升高、迁移率降低，造成高Al组分n?AlGaN的电导性相对较差；另一方面，电子亲和能小导致金－半界面处的肖特基势垒较高，欧姆接触特性较差，要求金属电极结构及合金退火条件均需作严格优化。此两方面使低阻欧姆接触的获得受限，而本发明结构具有n型氮化?6 ?7 2镓层，n?GaN欧姆接触的技术已经成熟，所得到的比接触电阻率已达到10 ～10 Ω·cm 量级，有效改善n型欧姆接触。附图说明[0011] 图1是现有技术中深紫外LED外延片示意图；[0012] 图2是本专利具体实施方式中深紫外LED外延片示意图。具体实施方式[0013] 本专利所描述的技术方案包括各种具体的实施例，以及在各种具体实施例上所进行的修改。在本具体实施方式中，对这些技术方案通过结合附图的方式进行示例性的阐述，以使得本专利的发明构思、技术特征、技术特征的效果等，通过对这些具体实施方式的描述变得更加明显。但是需要指出的是，本专利的保护范围显然不应当仅限于这些实施例所描述的内容，而是可以通过在本专利发明构思下的多种方式来实施。在本具体实施方式的描述中，需要注意以下一些阅读参考，以便于能够准确理解本具体实施方式中文字所表达的含义：首先，对于本专利的附图中，相同或者相对应的元件\要素等，将以相同的附图标记来表示。因此对于此前已经出现过的附图标记或者是元件\要素等的名称，在之后可能不会再重复解释。并且，在本具体实施方式中，可如果使用了术语“第一”、“第二”等词汇来修饰各种元件或要素，那么在非特指的情况下“第一”、“第二”并不代表着顺序，而是仅仅区分这些元件或要素彼此不同而已。此外，除非上下文清楚地另有指示，否则单数形式“一个”、“一”和“该/所述”也不仅仅指代单数还指代复数形式。更进一步地，包含或包括，应当理解为开放式的描述，其并不排斥在已经描述的组件的基础上还存在其它的组件；而且，当层、区域或组件被称为“形成在”、“设置在”另一层、区域或组件“上”时，该层、区域或组件可以直接地或间接地形成在所述另一层、区域或组件上，与之相似的，当使用相连、连接等类似术语来表述两个元件之间的关系时，在没有特别限定的情况下，既可以是直接相连也可以是间接相连。术语“和/或”连接的两个要素之间可以是和的关系，也可以是或的关系。[0014] 另外，为了说明本专利的技术方案，本专利的附图中所描述的要素的尺寸并不代表实际要素的尺寸比例关系，在本专利中出于便于表达的考虑会被放大或者缩小。[0015] 实施例一[0016] 本实施例提供了一种深紫外LED外延片。其中，深紫外LED是指发光中心波长300nm以下的发光二极管。可以采用各种适宜的材料来实现上述波长的发光，在本具体实施方式中仅仅以举例的方式提出了一种或者几种材料，但是本领域技术人员显然可以根据本具体实施方式中的材料或者结构的启示进行其他材料和结构的替换。外延层是指在LED芯片制造中，在衬底上通过生长的方式而形成的部分，在本具体实施方式中可以根据具体的需要而增加或减少相应的层/结构。[0017] 在本具体实施方式中，主要关注的要点是对于深紫外LED外延片的欧姆接触的改进。但是这种改进是基于深紫外LED外延片的。[0018] 本具体实施方式中的深紫外LED外延片，如图2所示，其包括衬底100上依次形成氮化铝模板层101、AlN/AlGaN超晶格应力缓冲层102、第一n?AlGaN层1031、n?GaN层1032、第二n?AlGaN层1033、多量子阱结构层104、电子阻挡层105和P型空穴传导层106。[0019] 衬底100[0020] 在本具体实施方式中，所述衬底包括Si，SiC，蓝宝石等。衬底作为LED外延层的基础上用于在其上形成各种LED外延层。[0021] 氮化铝模板层101[0022] 对于深紫外LED芯片而言，目前较为常用的半导体材料为氮化铝镓，为了制备高质量的氮化铝镓，通常需要在衬底上形成氮化铝模板层，以提高氮化铝镓生长的质量。因此可以优选地在所述衬底上设置氮化铝模板层，以便于随后的氮化铝镓能够高质量地生长。[0023] 一种氮化铝模板层的制作方法包括，首先先采用磁控溅射技术在衬底上沉积15nm～30nm的氮化铝成核层，再采用金属有机化合物气相沉淀或者氢化物气相外延技术在氮化铝成核层上外延生长氮化铝外延层。[0024] AlN/AlGaN超晶格应力缓冲层102[0025] AlN/AlGaN超晶格为成对出现的AlN层和AlGaN层周期性的交替层叠构成，通过改变AlN/AlGaN超晶格各层的数量，实现对于LED芯片外延生长过程中的应力控制，以提高LED芯片相关层的生产质量。[0026] 第一n?AlGaN层1031、n?GaN层1032、第二n?AlGaN层1033[0027] 在本具体实施方式中第一n?AlGaN层1031、n?GaN层1032、第二n?AlGaN层1033的位置如图2所示。上述三层从所述超晶格应力缓冲层向上依次设置。[0028] 所述第一n?AlGaN层1031、n?GaN层1032、第二n?AlGaN层1033在所述半导体外延片上作为N极使用。[0029] 在现有技术中，如图1所示，也使用n?AlGaN层103作为N极，但是在AlN/AlGaN超晶格应力缓冲层上继续生长高Al组分的n?AlGaN1外延层；对于高Al组分n?AlGaN，能级缺陷随Al组分递增致使Si施主的离化能升高、迁移率降低，造成高Al组分n?AlGaN的电导性相对较差；另一方面，电子亲和能小导致金－半界面处的肖特基势垒较高，欧姆接触特性较差，要求金属电极结构及合金退火条件均需作严格优化。此两方面使低阻欧姆接触的获得受限，芯片电压居高不下。[0030] 本具体实施方式中，因为要发射深紫外光，因此，在AlN/AlGaN超晶格应力缓冲层上继续生长高Al组分的第一n?AlGaN1外延层。接着再在高Al组分的所述第一n?AlGaN1外延?6层上形成Al组分渐变为0的n?GaN外延层；n?GaN欧姆接触所得到的比接触电阻率已达到10?7 2～10 Ω·cm 量级，有效改善n型欧姆接触；然后再在n?GaN外延层103上生长Al组分由0渐变的高Al组分第二n?AlGaN外延层；该第二n?AlGaN外延层Al组分与第一n?AlGaN外延层相同。[0031] 通过这种“夹心”的结构，一方面可以保证深紫外LED外延片中的N极有效完成N极的功能，另一方面通过n?GaN改善N极的欧姆接触。[0032] 多量子阱结构层104[0033] 所述多量子阱结构层(MQW)104形成在所述第二nAlGaN外延层上；其为通过调节Al、Ga金属有机源的摩尔组分比，发出具有期望UV区域中的峰值波长光的多量子阱结构；多量子阱结构层104可以采用现有技术中各种适宜的物质和结构实现。[0034] 电子阻挡层105、P型空穴传导层106[0035] 在多量子阱结构(MQW)上形成p型AlGaN电子阻挡层；在p型AlGaN电子阻挡层上形成p型GaN空穴传导层。电子阻挡层105、P型空穴传导层106形成深紫外LED外延层的p极结构。[0036] 通过上述技术方案，对于高Al组分n?AlGaN，能级缺陷随Al组分递增致使Si施主的离化能升高、迁移率降低，造成高Al组分n?AlGaN的电导性相对较差；另一方面，电子亲和能小导致金－半界面处的肖特基势垒较高，欧姆接触特性较差，要求金属电极结构及合金退火条件均需作严格优化。此两方面使低阻欧姆接触的获得受限，而本发明结构具有n型氮化?6 ?7镓层，n?GaN欧姆接触的技术已经成熟，所得到的比接触电阻率已达到10 ～10 Ω·cm2量级，有效改善n型欧姆接触。[0037] 实施例二[0038] 本实施例涉及一种深紫外LED外延片的制造方法，所述方法制造如实施例一中所述的深紫外LED外延片。其中n极MOCVD方法依次形成第一n?AlGaN层1031、n?GaN层1032、第二n?AlGaN层1033。其余各层可根据生产和芯片实际性能的需要可以省略或替换其中至少部分。[0039] 以上仅仅是本专利的具体实施方式而已，凡是在本专利发明构思下对本专利进行的修改替换均应当纳入到本专利的保护范围之内。

专利地区：山西

专利申请日期：2020-03-06

专利公开日期：2024-11-22

专利公告号：CN111244234B