[发明专利]紫外LED外延片及其制备方法

说明书

本发明提供了一种紫外LED外延片及其制备方法，其中，紫外LED外延片中包括：生长衬底、低缺陷密度GaN层、图形中间层、n型AlGaN电流扩展层、有源区发光层及p型电流扩展层，低缺陷密度GaN层、图形中间层、n型AlGaN电流扩展层、有源区发光层及p型电流扩展层依次生长于生长衬底表面，其中，图形中间层由GaN条状图形组成，厚度在1000～1500nm之间，宽度在1～10μm，相邻条状图形之间的间隔在1～10μm之间。可有效减小紫外LED外延结构中n型AlGaN电流扩展层受到的张应力，避免外延层中的裂纹；及降低n型AlGaN电流扩展层中的晶体缺陷密度，提高紫外LED光效和可靠性。

技术领域

本发明涉及LED技术领域，尤其是一种紫外LED外延片及其制备方法。

背景技术

在波长短于385nm的(Al)GaN基紫外LED结构中，通常会使用n型AlGaN层替代n型GaN作为n型电流扩展层，以减少对有源区发射紫外光子的吸收。但是，由于Al原子的表面迁移率很低，在衬底上直接生长n型AlGaN比较困难，会导致高密度的晶体缺陷，制约紫外LED的发光效率和可靠性。

为了减少紫外LED中n型AlGaN层的晶体缺陷，一般会在衬底上先生长一层低缺陷密度的GaN，之后再生长n型AlGaN电流扩展层。但由于晶格常数差异，AlGaN在GaN上会受到较大的张应力，很容易产生高密度的破坏性裂纹。另外，在波长短于385nm的(Al)GaN基紫外LED芯片的制程中，需要完全去掉n型AlGaN电流扩展层之前的GaN外延层以消除GaN对紫外光的强烈吸收。由于外延片内和外延片间的厚度并不均匀，设定刻蚀深度的传统方法并不能保证GaN外延层被刻蚀完全。

发明内容

为了克服以上不足，本发明提供了一种紫外LED外延片及其制备方法，有效缓解现有紫外LED外延片中出现的压应力较大等技术问题。

本发明提供的技术方案为：

一种紫外LED外延片，包括：生长衬底、低缺陷密度GaN层、图形中间层、n型AlGaN电流扩展层、有源区发光层及p型电流扩展层，所述低缺陷密度GaN层、图形中间层、n型AlGaN电流扩展层、有源区发光层及p型电流扩展层依次生长于所述生长衬底表面，其中，图形中间层由GaN条状图形组成，厚度在1000～1500nm之间，宽度在1～10μm，相邻条状图形之间的间隔在1～10μm之间。

本发明还提供了一种紫外LED外延片制备方法，包括：

S1在MOCVD系统中，在生长衬底表面生长低缺陷密度GaN层；

S2将生长有低缺陷密度GaN层的生长衬底从MOCVD系统中降温取出，采用光刻工艺在所述低缺陷密度GaN层上制备图形中间层；所述图形中间层由GaN条状图形组成，厚度在1000～1500nm之间，宽度在1～10μm，相邻条状图形之间的间隔在1～10μm之间；

S3将表面制备有低缺陷密度GaN层和图形中间层的生长衬底放入MOCVD系统中，在高温、低压、高V/III比的外延横向生长条件下生长n型电流扩展层，同时保持图形中间层的条形柱子之间的中空结构，而后在n型AlGaN电流扩展层上依次生长有源区发光层及p型电流扩展层，完成紫外LED外延片的制备。

在本发明提供的紫外LED外延片中，在生长衬底上生长一层低缺陷密度GaN层后在该GaN层上制作微米尺寸的图形中间层；之后，利用外延横向生长技术在GaN条状图形(图形中间层)上生长平整的n型AlGaN电流扩展层、有源区发光层及p型电流扩展层。可有效减小紫外LED外延结构中n型AlGaN电流扩展层受到的张应力，避免外延层中的裂纹；及降低n型AlGaN电流扩展层中的晶体缺陷密度，提高紫外LED光效和可靠性。再有，在后续的芯片制程粗化工艺中，相比于没有图形中间层的结构，腐蚀液对图形中间层沟槽的横向钻蚀可以更加精准的完全去除GaN层，并同时在芯片表面产生粗化形貌。

附图说明

图1为本发明中紫外LED外延片结构示意图；