[发明专利]一种大功率紫外LED的外延生长方法

说明书

本发明公开的属于半导体电子信息技术领域，具体为一种大功率紫外LED的外延生长方法，采用蓝宝石作为生长基底，进行异质外延生长，运用MOCVD技术来完成整个外延过程，在蓝宝石上生长一层低温AlN层，继续生长一层高温AlN层，接着生长一层低温BAlN，再生长一层高温BAlN层，然后再生长几个周期BAlN/BAlGaN超晶格结构，继续生长一层n型掺杂的AlGaN,接着生长一层AlGaN/BAlN量子阱结构有源区,接着生长一层p型BAlGaN层，再生长一层p型BAlN层，继续生长一层超薄的p型BN,生长一层p型BAlN层，继续生长一层超薄的p型BN，有效提高了发光效率、降低了制备成本和难度，提高了成品率。

技术领域

本发明涉及半导体电子信息技术领域，具体为一种大功率紫外LED的外延生长方法。

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。所以目前紫外光LED芯片的发光效率低，制备成本高，难度大，成品率低，难以适用于工业界大功率方面需求的应用。同时由于紫外光LED芯片市场潜力巨大，应用领域广阔，价格昂贵，因此如何制备高功率的紫外光LED芯片成为非常迫切的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大功率紫外LED的外延生长方法，以解决上述背景技术中提出的目前紫外光LED芯片的发光效率低，制备成本高，难度大，成品率低，难以适用于工业界大功率方面需求的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种大功率紫外LED的外延生长方法，采用蓝宝石作为生长基底，进行异质外延生长，运用MOCVD技术来完成整个外延过程，在蓝宝石上生长一层低温AlN层，继续生长一层高温AlN层，接着生长一层低温BAlN，再生长一层高温BAlN层，然后再生长几个周期BAlN/BAlGaN超晶格结构，继续生长一层n型掺杂的AlGaN,接着生长一层AlGaN/BAlN量子阱结构有源区,接着生长一层p型BAlGaN层，再生长一层p型BAlN层，继续生长一层超薄的p型BN,生长一层p型BAlN层，继续生长一层超薄的p型BN,最后生长一层轻掺杂p型BAlGaN和重掺杂的P++型AlGaN层作为接触层；该大功率紫外LED的生长方法具体如下：采用三甲基镓、三乙基镓、三甲基铝、三乙基硼、氨气、硅烷、二茂镁、氮气和氢气分别提供生长所需要的镓源、铝源、硼源、氮源、硅源和镁源以及载气，该大功率紫外LED的外延设计和生长方法具体步骤流程如下：

(1)将蓝宝石清洗处理后，放入MOCVD设备在1200℃烘烤15分钟；

(2)降温到800℃，通过通入三甲基铝和氨气，生长一层厚度10nm的低温AlN层，生长压力为150torr；

(3)升温到1090℃，持续通入三甲基铝和氨气，生长一层厚度200nm的本征AlN,生长压力为220torr；

(4)降温到1000℃,通入三乙基硼、三甲基铝和氨气生长一层厚度20nm的本征低温BAlN层，生长压力为150torr；

(5)升温到1150℃，通入三乙基硼、三甲基铝和氨气生长一层厚度50nm的本征高温BAlN层，生长压力为200torr；