[发明专利]一种硅基氮化物紫外LED外延结构及其实现方法

说明书

本发明提供了一种硅基氮化物紫外LED外延结构及其实现方法，LED外延结构从由下往上依次为：硅衬底层、应力控制层、n型电流扩展层、有源区准备层、有源区发光层、电子阻挡层、p型电流扩展层以及p型欧姆接触层；其中，应力控制层由至少一层Al_xGa_1‑xN层构成，0≦x≦1；n型电流扩展层为硅掺杂的n型Al_yGa_1‑yN层，0≦y≦1；n型电流扩展层中的Al组分小于或等于应力控制层中各Al_xGa_1‑xN层中Al组分的平均值，其在硅衬底上利用Al_xGa_1‑xN应力控制层调控应力，使n型Al_yGa_1‑yN(0≦y≦x≦1)电流扩展层在生长过程中受到压应力，不容易产生裂纹，具有很高的外延良率。

技术领域

本发明涉及半导体光电子领域，尤其是一种LED外延结构及其实现方法。

背景技术

相比于传统紫外汞灯，氮化物紫外LED(Light Emitting Diode，发光二极管)具有节能环保、寿命长、紧凑性好等多方面优势。

现有的紫外LED一般都是基于蓝宝石衬底的紫外LED技术。在制作该基于蓝宝石的紫外LED时，首先需要先在蓝宝石衬底上生长GaN(氮化镓)层以获得高晶体质量的模板，然后在GaN上面生长硅掺杂的n型AlGaN(氮化镓铝)电流扩展层以及后续的发光层等结构。

但是，现有技术路线中仍然存在以下不足：1)由于AlGaN的晶格常数小于GaN的晶格常数，因而在GaN层上生长AlGaN层时会受到张应力，容易产生裂纹；2)当紫外LED的波长接近或小于365nm(纳米)时，GaN层会吸收量子阱发光区发出的光，因而在芯片制作过程中需要将GaN层去除；3)蓝宝石衬底的剥离很困难，即使使用相对成熟的激光剥离技术去除蓝宝石衬底，也会导致漏电增大、良率低等不良影响，可以看出，制备基于蓝宝石衬底的紫外LED工艺难度非常大。

发明内容

为了克服以上缺点，本发明提供了一种硅基氮化物紫外LED外延结构及其实现方法，其在硅衬底上利用Al_xGa_1-xN应力控制层调控应力，使n型Al_yGa_1-yN(0≦y≦x≦1)电流扩展层在生长过程中受到压应力，不容易产生裂纹，具有很高的外延良率。

本发明提供的技术方案如下：

一种硅基氮化物紫外LED外延结构，所述LED外延结构从由下往上依次为：硅衬底层、应力控制层、n型电流扩展层、有源区准备层、有源区发光层、电子阻挡层、p型电流扩展层以及p型欧姆接触层；

其中，所述应力控制层由至少一层Al_xGa_1-xN层构成，0≦x≦1；所述n型电流扩展层为硅掺杂的n型Al_yGa_1-yN层，0≦y≦1；所述n型电流扩展层中的Al组分小于或等于应力控制层中各Al_xGa_1-xN层中Al组分的平均值。

优选地，所述应力控制层由多层Al_xGa_1-xN层构成，其中，每层所述Al_xGa_1-xN层中x的取值范围为0≦x≦1，且各层之间的Al组分采用突变、线性连续渐变或非线性连续渐变的方式进行过渡；

或,

所述应力控制层由Al_x1Ga_1-x1N和Al_x2Ga_1-x2N组成的超晶格结构构成，其中，0≦x1≦1，0≦x2≦1。