[发明专利]深紫外LED外延片、制备方法及半导体器件

说明书

本发明公开了一种深紫外LED外延片，包括在衬底上依次生长的氮化物缓冲层、氮化物过渡层、n型氮化物层、量子阱有源层、电子阻挡层、接触层；其中，电子阻挡层为BAlN阻挡层；量子阱有源层包括多个交替生长的AlGaN量子阱层/AlGaN量子垒层，及最后一层量子阱结构为AlGaN/BAlN。本发明利用BAIN阻挡层取代常规的p型AlGaN电子阻挡层，可以减小与量子阱的界面缺陷，规避高Al组分AlGaNEBL的p型掺杂问题。同时，为了进一步提升最后一个量子阱的波函数重叠率，在最后一层量子阱采用AlGaN/BAlN，提高了最后一层量子阱的波函数重叠率，量子阱有源区中的电子空穴波函数叠加，提高了深紫外LED量子阱区域的辐射复合效率，进而提高了深紫外LED的功率和效率。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种深紫外LED外延片、制备方法及半导体器件。

背景技术

当前，基于AlGaN材料的深紫外LED(Light-Emitting Diode，发光二极管)由于其在消毒、空气和水净化、生化检测和光通信等领域广泛的潜在应用，引起了业内的广泛关注。然而，深紫外LED低的外量子效率仍然不能满足目前的应用要求，这主要受限于其低的内量子效率和光提取效率。

而深紫外LED芯片的量子效率偏低，原因有以下几点：首先，AlGaN材料的外延质量不够理想，缺陷密度高导致内量子效率较低，且电子阻挡层多为p型AlGaN，但高Al组分的AlGaN存在p型掺杂等问题，传统AlGaN电子阻挡层阻挡电子时，高的价带带阶阻碍空穴向有源区迁移，会影响内量子发光效率。因此，亟需一种新的深紫外LED芯片来解决上述问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种改善droop效应、提高发光效率的深紫外LED外延片。

为了解决上述问题，本发明提供了深紫外LED外延片，其包括在衬底上依次生长的氮化物缓冲层、氮化物过渡层、n型氮化物层、量子阱有源层、电子阻挡层、接触层；

其中，所述电子阻挡层为BAlN阻挡层；所述量子阱有源层包括多个交替生长的AlGaN量子阱层/AlGaN量子垒层，及最后一层量子阱结构为AlGaN/BAlN。

作为本发明的进一步改进，所述BAlN阻挡层包括无掺杂的BAlN。

作为本发明的进一步改进，还包括BAlN粗化层，所述BAlN粗化层位于所述BAlN阻挡层之前；或者，所述BAlN粗化层为所述BAlN阻挡层的一部分。

作为本发明的进一步改进，所述BAlN粗化层的厚度为2nm-20nm。

作为本发明的进一步改进，当所述BAlN粗化层位于所述BAlN阻挡层之前时，所述BAlN粗化层生长在最后一层量子阱结构AlGaN/BAlN和BAlN阻挡层之间。

作为本发明的进一步改进，当所述BAlN粗化层位于所述BAlN阻挡层之前时，所述BAlN粗化层由最后一层量子阱结构AlGaN/BAlN中的BAlN量子垒层经过粗化处理形成。

作为本发明的进一步改进，当所述BAlN粗化层为所述BAlN阻挡层的一部分时，所述BAlN阻挡层包括第一阻挡层和第二阻挡层，所述第一阻挡层为BAlN粗化层，所述第二阻挡层为BAlN非粗化层；所述第二阻挡层的厚度大于第一阻挡层，所述第一阻挡层位于最后一层量子阱结构AlGaN/BAlN和所述第二阻挡层之间。

作为本发明的进一步改进，最后一层量子阱结构AlGaN/BAlN中的BAlN量子垒层掺杂Si，所述Si的掺杂浓度为不大于1E18/CM³。

本发明还提供了一种深紫外LED外延片的制备方法，用于制备如上述任一所述的深紫外LED外延片，包括以下步骤：

S1、在衬底上生长氮化物缓冲层；

S3、在所述氮化物缓冲层上生长氮化物过渡层；