CN109427938A - 一种深紫外半导体器件及其制作方法 - Google Patents
一种深紫外半导体器件及其制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109427938A CN109427938A CN201710729769.0A CN201710729769A CN109427938A CN 109427938 A CN109427938 A CN 109427938A CN 201710729769 A CN201710729769 A CN 201710729769A CN 109427938 A CN109427938 A CN 109427938A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- superlattices
- barrier layer
- potential well
- deep ultraviolet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 5
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 96
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 claims abstract description 69
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 39
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 14
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims description 5
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 abstract description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract description 3
- 239000013598 vector Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 238000002248 hydride vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/04—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
- H01L33/0066—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
- H01L33/0075—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds comprising nitride compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/14—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a carrier transport control structure, e.g. highly-doped semiconductor layer or current-blocking structure
- H01L33/145—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a carrier transport control structure, e.g. highly-doped semiconductor layer or current-blocking structure with a current-blocking structure
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种深紫外半导体器件及其制作方法。所述深紫外半导体器件包括沿设定方向依次设置的n型AlGaN层、多量子阱结构、电子阻挡层及p型GaN层，所述电子阻挡层包括具有渐变超晶格结构的p型AlxGa1‑xN，0≤x＜1，所述渐变超晶格结构包括交替层叠的复数个超晶格势垒层和复数个超晶格势阱层，并且沿着所述选定方向，第一个超晶格势垒层至最后一个超晶格势垒层内的Al组分含量逐级递减至0，第一个超晶格势阱层至最后一个超晶格势阱层内的Al组分含量逐级递减至0。本发明的渐变超晶格结构可对能带进行调制，缓解由于高的激活能引起的P型掺杂效率低的问题，将电子有效地限制在量子阱里，降低空穴向量子阱注入的阻碍势垒，提高深紫外LED器件的性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体器件，特别是涉及一种基于渐变超晶格结构电子阻挡层的深紫外半导体器件及其制作方法，属于半导体器件技术领域。
背景技术
基于AlGaN材料的紫外LED根据波长和功率的不同，有着不同的应用领域，比如：医疗、光刻、净化、防伪、检测等等。AlGaN基紫外LED相对于传统汞光源，有节能环保、低工作电压、工作寿命长等优势。但是与其他波段的LED相比，紫外LED的效率比较低，尤其是波长小于360nm的深紫外LED的外量子效率大多低于10％。
目前造成深紫外LED效率低的主要原因有：外延生长的AlGaN晶体质量不高、极化导致量子阱中电子和空穴发生空间上的分离、AlGaN中Mg高的激活能使得P型掺杂效率低、紫外LED的光提取效率低等等。其中AlGaN材料p型掺杂效率低严重制约了深紫外LED性能的提升。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种深紫外半导体器件及其制作方法，以克服现有技术中的不足。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例提供了一种深紫外半导体器件，包括沿设定方向依次设置的n型AlGaN层、多量子阱结构、电子阻挡层(EBL)及p型GaN层，所述电子阻挡层包括具有渐变超晶格结构的p型AlxGa1-xN，0≤x＜1，所述渐变超晶格结构包括交替层叠的复数个超晶格势垒层和复数个超晶格势阱层，并且沿着所述选定方向，第一个超晶格势垒层至最后一个超晶格势垒层内的Al组分含量逐级递减至0，第一个超晶格势阱层至最后一个超晶格势阱层内的Al组分含量逐级递减至0。
作为优选方案之一，所述深紫外半导体器件包括沿设定方向依次设置的AlN缓冲层、本征AlGaN层、n型AlGaN层、多量子阱结构、电子阻挡层及p型GaN层。
作为优选方案之一，在所述渐变超晶格结构中，沿着所述的选定方向，奇数层为超晶格势垒层，偶数层为超晶格势阱层。
本发明实施例还提供了一种深紫外半导体器件的制作方法，其包括：
在衬底表面形成AlN缓冲层；
在所述AlN缓冲层表面形成本征AlGaN层；
在所述本征AlGaN层表面形成n型AlGaN层；
在所述n型AlGaN层表面形成多量子阱结构；
在所述多量子阱结构表面形成电子阻挡层；以及
在所述电子阻挡层表面形成p型GaN层；
其中，所述电子阻挡层包括具有渐变超晶格结构的p型AlxGa1-xN，0≤x＜1，所述渐变超晶格结构包括交替层叠的复数个超晶格势垒层和复数个超晶格势阱层，并且沿着所述选定方向，第一个超晶格势垒层至最后一个超晶格势垒层内的Al组分含量逐级递减至0，第一个超晶格势阱层至最后一个超晶格势阱层内的Al组分含量逐级递减至0。
作为优选方案之一，在所述渐变超晶格结构中，沿着所述的选定方向，奇数层为超晶格势垒层，偶数层为超晶格势阱层。
与现有技术相比，本发明的优点包括：
本发明在传统的深紫外LED外延结构的基础上，用渐变超晶格结构的p型AlGaN取代传统的Al组分均匀的p型AlGaN作为电子阻挡层，一方面这种结构可以对能带进行调制，缓解由于高的激活能引起的P型掺杂效率低的问题，提高p型AlGaN中空穴的浓度，降低电阻率，降低开启电压；另一方面这种渐变超晶格结构削弱了由于极化引起的异质界面能带严重倾斜，这样既可以将电子有效地限制在量子阱里，也可以降低空穴向量子阱注入的阻碍势垒，使得更多的空穴注入到量子阱里；最终提高深紫外LED器件的性能。
附图说明
图1是本发明一典型实施例中深紫外半导体器件的结构示意图。
图2是本发明一典型实施例中深紫外半导体器件的外延结构中Al组分的含量示意图。
图3a是以现有技术中Al组分均匀的p型AlGaN作电子阻挡层的深紫外LED器件在100A/cm2电流下的能带图。
图3b是以本发明一典型实施例中以渐变超晶格结构的p型AlGaN作电子阻挡层的深紫外LED器件在100A/cm2电流下的能带图。
图4是分别以Al组分均匀的p型AlGaN、渐变超晶格结构的p型AlGaN作电子阻挡层的深紫外LED器件的I-V曲线图。
图5是分别以Al组分均匀的p型AlGaN、渐变超晶格结构的p型AlGaN作电子阻挡层的深紫外LED器件的输出功率曲线图。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。但是，应当理解，在本发明范围内，本发明的各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
本发明实施例的一个方面提供了一种深紫外半导体器件，包括沿设定方向依次设置的n型AlGaN层、多量子阱结构(MQW)、电子阻挡层(EBL)及p型GaN层，所述电子阻挡层包括具有渐变超晶格结构的p型AlxGa1-xN，0≤x＜1，所述渐变超晶格结构包括交替层叠的复数个超晶格势垒层和复数个超晶格势阱层，并且沿着所述选定方向，第一个超晶格势垒层至最后一个超晶格势垒层内的Al组分含量逐级递减至0，第一个超晶格势阱层至最后一个超晶格势阱层内的Al组分含量逐级递减至0。
作为优选方案之一，所述深紫外半导体器件包括沿设定方向依次设置的AlN缓冲层、本征AlGaN层、n型AlGaN层、多量子阱结构、电子阻挡层及p型GaN层。
作为优选方案之一，在所述渐变超晶格结构中，沿着所述的选定方向，奇数层为超晶格势垒层，偶数层为超晶格势阱层。
进一步的，在第一个超晶格势垒层中，x＝0.6～0.8。
进一步的，在第一个超晶格势阱层中，x＝0.5～0.7。
在一些实施例中，所述渐变超晶格结构中超晶格势垒层和超晶格势阱层的数量之和为20～40，并且所述超晶格势垒层或超晶格势阱层的厚度为1～5nm。
优选的，在所述电子阻挡层中，所述p型AlxGa1-xN是Mg掺杂的。
进一步的，所述电子阻挡层的厚度为20～200nm。
在一些实施例中，所述多量子阱结构包括AlxGa1-xN，0＜x＜1，所述多量子阱结构包括交替层叠的势垒层和势阱层，周期为3～10。
优选的，在所述势阱层中x＝0.3～0.5。
优选的，所述势阱层的厚度为2～5nm。
优选的，在所述势垒层中x＝0.4～0.6。
优选的，所述势垒层的厚度为4～10nm。
进一步的，所述n型AlGaN层的厚度为0.5～1μm，优选的，所述n型AlGaN层是Si掺杂的。
进一步的，所述p型GaN层的厚度为0.1～0.2μm，优选的，所述p型GaN层是Mg掺杂的。
进一步的，所述AlN缓冲层为AlN薄膜材料，其厚度为5～10μm。
和/或，所述本征AlGaN层(即非掺杂的AlGaN)的厚度为0.5～1μm。
优选的，所述AlN缓冲层设置于衬底表面，所述衬底选自蓝宝石衬底、Al2O3等，但不限于此。
优选的，所述深紫外半导体器件包括深紫外LED器件。
本发明实施例的另一个方面还提供了一种深紫外半导体器件的制作方法，其包括：
在衬底表面形成AlN缓冲层；
在所述AlN缓冲层表面形成本征AlGaN层；
在所述本征AlGaN层表面形成n型AlGaN层；
在所述n型AlGaN层表面形成多量子阱结构；
在所述多量子阱结构表面形成电子阻挡层；以及
在所述电子阻挡层表面形成p型GaN层；
其中，所述电子阻挡层包括具有渐变超晶格结构的p型AlxGa1-xN，0≤x＜1，所述渐变超晶格结构包括交替层叠的复数个超晶格势垒层和复数个超晶格势阱层，并且沿着所述选定方向，第一个超晶格势垒层至最后一个超晶格势垒层内的Al组分含量逐级递减至0，第一个超晶格势阱层至最后一个超晶格势阱层内的Al组分含量逐级递减至0。
作为优选方案之一，所述深紫外半导体器件包括沿设定方向依次设置的AlN缓冲层、本征AlGaN层、n型AlGaN层、多量子阱结构、电子阻挡层及p型GaN层。
作为优选方案之一，在所述渐变超晶格结构中，沿着所述的选定方向，奇数层为超晶格势垒层，偶数层为超晶格势阱层。
进一步的，在第一个超晶格势垒层中，x＝0.6～0.8。
进一步的，在第一个超晶格势阱层中，x＝0.5～0.7。
在一些实施例中，所述渐变超晶格结构中超晶格势垒层和超晶格势阱层的数量之和为20～40，并且所述超晶格势垒层或超晶格势阱层的厚度为1～5nm。
优选的，在所述电子阻挡层中，所述p型AlxGa1-xN是Mg掺杂的。
进一步的，所述电子阻挡层的厚度为20～200nm。
在一些实施例中，所述多量子阱结构包括AlxGa1-xN，0＜x＜1，所述多量子阱结构包括交替层叠的势垒层和势阱层，周期为3～10。
优选的，在所述势阱层中x＝0.3～0.5。
优选的，所述势阱层的厚度为2～5nm。
优选的，在所述势垒层中x＝0.4～0.6。
优选的，所述势垒层的厚度为4～10nm。
进一步的，所述n型AlGaN层的厚度为0.5～1μm，优选的，所述n型AlGaN层是Si掺杂的。
进一步的，所述p型GaN层的厚度为0.1～0.2μm，优选的，所述p型GaN层是Mg掺杂的。
进一步的，所述AlN缓冲层为AlN薄膜材料，其厚度为5～10μm。
和/或，所述本征AlGaN层(即非掺杂的AlGaN)的厚度为0.5～1μm。
优选的，所述AlN缓冲层设置于衬底表面，所述衬底选自蓝宝石衬底、Al2O3等，但不限于此。
总之，藉由本发明的技术方案，在传统的深紫外LED外延结构的基础上，用渐变超晶格结构的p型AlGaN取代传统的Al组分均匀的p型AlGaN作为电子阻挡层，一方面这种结构可以对能带进行调制，缓解由于高的激活能引起的P型掺杂效率低的问题，提高p型AlGaN中空穴的浓度，降低电阻率，降低开启电压；另一方面这种渐变超晶格结构削弱了由于极化引起的异质界面能带严重倾斜，这样既可以将电子有效地限制在量子阱里，也可以降低空穴向量子阱注入的阻碍势垒，使得更多的空穴注入到量子阱里；最终提高深紫外LED等器件的性能。
下面将结合附图及一些典型实施案例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。
请参阅图1所示，本发明实施例的深紫外半导体器件从下至上依次包括：Al2O3衬底、AlN缓冲层、非掺杂的(undoped)AlGaN(即本征AlGaN层)、掺杂Si的n型AlGaN层、多量子阱结构(MQW)、电子阻挡层(EBL)及掺杂Mg的p型GaN层。
其中如图2所示，所述电子阻挡层包括具有渐变超晶格结构的p型AlxGa1-xN，0≤x＜1，所述渐变超晶格结构包括交替层叠的复数个超晶格势垒层和复数个超晶格势阱层，且在所述超晶格势垒层和超晶格势阱层中Al组分含量沿外延方向逐级递减到0。所述渐变超晶格结构中超晶格层数为20～40，每一层厚度d为1～5nm。沿着外延方向，奇数层作为超晶格势垒层，势垒层Al组分逐级递减到0，且第一势垒层的Al组分XB1为0.6～0.8；同时偶数层作为超晶格势阱层，势阱层Al组分逐级递减到0，且第一势阱层的Al组分XW1为0.5～0.7。
如图2所示，所述多量子阱结构(MQW)包括AlxGa1-xN，0＜x＜1，所述多量子阱结构包括交替层叠的势垒层和势阱层，周期为3～10。其中所述势阱层中Al组分含量XW为0.3～0.5，厚度dW为2～5nm。所述势垒层中Al组分含量XB为0.4～0.6，厚度dB为4～10nm。
本实施例中深紫外半导体器件的制作方法可以包括：
1、在蓝宝石衬底上通过HVPE生长高质量的厚度为5-10μm的AlN薄膜材料作为AlN缓冲层(如图1所示)。
2、采用MOCVD在AlN薄膜上生长厚度为0.5-1μm的非掺杂的本征AlGaN层。
3、采用MOCVD在非掺杂的本征AlGaN层上生长厚度为0.5-1μm的掺杂Si的n型AlGaN层。
4、采用MOCVD在n型AlGaN层上生长周期为3-10的AlXGa1-XN多量子阱结构(MQW)(如图2所示)。
5、采用MOCVD在多量子阱结构上外延生长渐变超晶格结构的掺Mg的p型AlXGa1-XN作为电子阻挡层，超晶格层数为20-40，每一层厚度d为1-5纳米(如图2所示)。
6、采用MOCVD在电子阻挡层上外延生长掺Mg的p型GaN层，厚度为0.1-0.2μm。
7、对外延片进行标准的LED芯片制作工艺流程。
8、划片，封装，测试。
本实施例还分别以现有技术中Al组分均匀的p型AlGaN作电子阻挡层、以渐变超晶格结构的p型AlGaN作电子阻挡层制作深紫外LED器件，并分别对得到的深紫外LED器件进行性能测试。其中，在100A/cm2电流下的能带图分别如图3a和图3b所示，I-V曲线图参见图4所示，输出功率曲线图参见图5所示，其中，A是Al组分均匀的p型AlGaN作EBL制得的深紫外LED器件，B是渐变超晶格结构的p型AlGaN作EBL制得的深紫外LED器件。
通过上述实施例可以发现，本发明用渐变超晶格结构的p型AlGaN取代传统的Al组分均匀的p型AlGaN作为电子阻挡层，一方面这种结构可以对能带进行调制，缓解由于高的激活能引起的P型掺杂效率低的问题，提高p型AlGaN中空穴的浓度，降低电阻率，降低开启电压；另一方面这种渐变超晶格结构削弱了由于极化引起的异质界面能带严重倾斜，这样既可以将电子有效地限制在量子阱里，也可以降低空穴向量子阱注入的阻碍势垒，使得更多的空穴注入到量子阱里；最终提高深紫外LED等器件的性能。
本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。
Claims (20)
1.一种深紫外半导体器件，包括沿设定方向依次设置的n型AlGaN层、多量子阱结构、电子阻挡层及p型GaN层，其特征在于：所述电子阻挡层包括具有渐变超晶格结构的p型AlxGa1-xN，0≤x＜1，所述渐变超晶格结构包括交替层叠的复数个超晶格势垒层和复数个超晶格势阱层，并且沿着所述选定方向，第一个超晶格势垒层至最后一个超晶格势垒层内的Al组分含量逐级递减至0，第一个超晶格势阱层至最后一个超晶格势阱层内的Al组分含量逐级递减至0。
2.根据权利要求1所述的深紫外半导体器件，其特征在于：所述深紫外半导体器件包括沿设定方向依次设置的AlN缓冲层、本征AlGaN层、n型AlGaN层、多量子阱结构、电子阻挡层及p型GaN层。
3.根据权利要求1或2所述的深紫外半导体器件，其特征在于：在所述渐变超晶格结构中，沿着所述的选定方向，奇数层为超晶格势垒层，偶数层为超晶格势阱层。
4.根据权利要求1或2所述的深紫外半导体器件，其特征在于：在第一个超晶格势垒层中，x＝0.6～0.8。
5.根据权利要求1或2所述的深紫外半导体器件，其特征在于：在第一个超晶格势阱层中，x＝0.5～0.7。
6.根据权利要求1或2所述的深紫外半导体器件，其特征在于：所述渐变超晶格结构中超晶格势垒层和超晶格势阱层的数量之和为20～40，并且所述超晶格势垒层或超晶格势阱层的厚度为1～5nm；优选的，在所述电子阻挡层中，所述p型AlxGa1-xN是Mg掺杂的。
7.根据权利要求6所述的深紫外半导体器件，其特征在于：所述电子阻挡层的厚度为20～200nm。
8.根据权利要求1或2所述的深紫外半导体器件，其特征在于：所述多量子阱结构包括AlxGa1-xN，0＜x＜1，所述多量子阱结构包括交替层叠的势垒层和势阱层，周期为3～10；优选的，在所述势阱层中x＝0.3～0.5；优选的，所述势阱层的厚度为2～5nm；优选的，在所述势垒层中x＝0.4～0.6；优选的，所述势垒层的厚度为4～10nm。
9.根据权利要求1所述的深紫外半导体器件，其特征在于：所述n型AlGaN层的厚度为0.5～1μm，优选的，所述n型AlGaN层是Si掺杂的；和/或，所述p型GaN层的厚度为0.1～0.2μm，优选的，所述p型GaN层是Mg掺杂的。
10.根据权利要求2所述的深紫外半导体器件，其特征在于：所述AlN缓冲层的厚度为5～10μm；和/或，所述本征AlGaN层的厚度为0.5～1μm；优选的，所述AlN缓冲层设置于衬底表面；优选的，所述衬底选自蓝宝石衬底。
11.根据权利要求2所述的深紫外半导体器件，其特征在于：所述深紫外半导体器件包括深紫外LED器件。
12.一种深紫外半导体器件的制作方法，其特征在于包括：
在衬底表面形成AlN缓冲层；
在所述AlN缓冲层表面形成本征AlGaN层；
在所述本征AlGaN层表面形成n型AlGaN层；
在所述n型AlGaN层表面形成多量子阱结构；
在所述多量子阱结构表面形成电子阻挡层；以及
在所述电子阻挡层表面形成p型GaN层；
其中，所述电子阻挡层包括具有渐变超晶格结构的p型AlxGa1-xN，0≤x＜1，所述渐变超晶格结构包括交替层叠的复数个超晶格势垒层和复数个超晶格势阱层，并且沿着所述选定方向，第一个超晶格势垒层至最后一个超晶格势垒层内的Al组分含量逐级递减至0，第一个超晶格势阱层至最后一个超晶格势阱层内的Al组分含量逐级递减至0。
13.根据权利要求12所述的制作方法，其特征在于：在所述渐变超晶格结构中，沿着所述的选定方向，奇数层为超晶格势垒层，偶数层为超晶格势阱层。
14.根据权利要求12所述的制作方法，其特征在于：在第一个超晶格势垒层中，x＝0.6～0.8。
15.根据权利要求12所述的制作方法，其特征在于：在第一个超晶格势阱层中，x＝0.5～0.7。
16.根据权利要求12所述的制作方法，其特征在于：所述渐变超晶格结构中超晶格势垒层和超晶格势阱层的数量之和为20～40，并且所述超晶格势垒层或超晶格势阱层的厚度为1～5nm；优选的，在所述电子阻挡层中，所述p型AlxGa1-xN是Mg掺杂的。
17.根据权利要求12或16所述的制作方法，其特征在于：所述电子阻挡层的厚度为20～200nm。
18.根据权利要求12所述的制作方法，其特征在于：所述多量子阱结构包括AlxGa1-xN，0＜x＜1，所述多量子阱结构包括交替层叠的势垒层和势阱层，周期为3～10；优选的，在所述势阱层中x＝0.3～0.5；优选的，所述势阱层的厚度为2～5nm；优选的，在所述势垒层中x＝0.4～0.6；优选的，所述势垒层的厚度为4～10nm。
19.根据权利要求12所述的制作方法，其特征在于：所述n型AlGaN层的厚度为0.5～1μm，优选的，所述n型AlGaN层是Si掺杂的；和/或，所述p型GaN层的厚度为0.1～0.2μm，优选的，所述p型GaN层是Mg掺杂的。
20.根据权利要求12所述的制作方法，其特征在于：所述AlN缓冲层的厚度为5～10μm；和/或，所述本征AlGaN层的厚度为0.5～1μm；优选的，所述AlN缓冲层设置于衬底表面；优选的，所述衬底选自蓝宝石衬底。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710729769.0A CN109427938A (zh) | 2017-08-23 | 2017-08-23 | 一种深紫外半导体器件及其制作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710729769.0A CN109427938A (zh) | 2017-08-23 | 2017-08-23 | 一种深紫外半导体器件及其制作方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109427938A true CN109427938A (zh) | 2019-03-05 |
Family
ID=65498114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710729769.0A Pending CN109427938A (zh) | 2017-08-23 | 2017-08-23 | 一种深紫外半导体器件及其制作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109427938A (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110364606A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-10-22 | 佛山市国星半导体技术有限公司 | 一种紫外发光二极管外延结构及其制作方法 |
| CN110828649A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-02-21 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 半导体制冷结构及其于smar温漂校正领域的用途 |
| CN111146318A (zh) * | 2020-01-20 | 2020-05-12 | 江苏晶曌半导体有限公司 | 一种基于MoS2的薄层紫外发光二极管及其制作方法 |
| CN111599902A (zh) * | 2020-06-23 | 2020-08-28 | 东南大学 | 一种具有空穴注入结构电子阻挡层的发光二极管 |
| WO2020186581A1 (zh) * | 2019-03-20 | 2020-09-24 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 短波长深紫外led外延结构、其p型层材料及制法与应用 |
| CN112802935A (zh) * | 2021-03-23 | 2021-05-14 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 一种具有双量子阱臂结构电子阻挡层的led |
| CN113707774A (zh) * | 2019-03-06 | 2021-11-26 | 博尔博公司 | 异质结构以及采用异质结构的发光器件 |
| CN113725328A (zh) * | 2021-08-10 | 2021-11-30 | 广州市众拓光电科技有限公司 | 一种紫外led外延结构及其制备方法和应用 |
| CN113782403A (zh) * | 2021-09-23 | 2021-12-10 | 东华理工大学 | 一种AlGaN/GaN量子阱近红外-紫外双色探测光电阴极及其制备工艺 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120033444A1 (en) * | 2010-08-04 | 2012-02-09 | Yong Tae Moon | Light emitting device, light emitting device package, and display device therewith |
| CN102569571A (zh) * | 2012-03-06 | 2012-07-11 | 华灿光电股份有限公司 | 半导体发光二极管及其制造方法 |
| CN102623599A (zh) * | 2012-04-25 | 2012-08-01 | 华灿光电股份有限公司 | 渐变电子阻挡层的紫外光氮化镓半导体发光二极管 |
-
2017
- 2017-08-23 CN CN201710729769.0A patent/CN109427938A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120033444A1 (en) * | 2010-08-04 | 2012-02-09 | Yong Tae Moon | Light emitting device, light emitting device package, and display device therewith |
| CN102569571A (zh) * | 2012-03-06 | 2012-07-11 | 华灿光电股份有限公司 | 半导体发光二极管及其制造方法 |
| CN102623599A (zh) * | 2012-04-25 | 2012-08-01 | 华灿光电股份有限公司 | 渐变电子阻挡层的紫外光氮化镓半导体发光二极管 |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113707774B (zh) * | 2019-03-06 | 2022-06-14 | 博尔博公司 | 异质结构以及采用异质结构的发光器件 |
| CN113707774A (zh) * | 2019-03-06 | 2021-11-26 | 博尔博公司 | 异质结构以及采用异质结构的发光器件 |
| WO2020186581A1 (zh) * | 2019-03-20 | 2020-09-24 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 短波长深紫外led外延结构、其p型层材料及制法与应用 |
| CN110364606A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-10-22 | 佛山市国星半导体技术有限公司 | 一种紫外发光二极管外延结构及其制作方法 |
| CN110828649A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-02-21 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 半导体制冷结构及其于smar温漂校正领域的用途 |
| CN110828649B (zh) * | 2019-11-20 | 2023-09-05 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 半导体制冷结构及其于smar温漂校正领域的用途 |
| CN111146318A (zh) * | 2020-01-20 | 2020-05-12 | 江苏晶曌半导体有限公司 | 一种基于MoS2的薄层紫外发光二极管及其制作方法 |
| CN111599902A (zh) * | 2020-06-23 | 2020-08-28 | 东南大学 | 一种具有空穴注入结构电子阻挡层的发光二极管 |
| CN112802935A (zh) * | 2021-03-23 | 2021-05-14 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 一种具有双量子阱臂结构电子阻挡层的led |
| CN113725328A (zh) * | 2021-08-10 | 2021-11-30 | 广州市众拓光电科技有限公司 | 一种紫外led外延结构及其制备方法和应用 |
| CN113725328B (zh) * | 2021-08-10 | 2024-02-06 | 广州市众拓光电科技有限公司 | 一种紫外led外延结构及其制备方法和应用 |
| CN113782403A (zh) * | 2021-09-23 | 2021-12-10 | 东华理工大学 | 一种AlGaN/GaN量子阱近红外-紫外双色探测光电阴极及其制备工艺 |
| CN113782403B (zh) * | 2021-09-23 | 2023-07-04 | 东华理工大学 | 一种AlGaN/GaN量子阱近红外-紫外双色探测光电阴极及其制备工艺 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109427938A (zh) | 一种深紫外半导体器件及其制作方法 | |
| CN104919604B (zh) | 氮化物半导体发光元件 | |
| CN102185056B (zh) | 提高电子注入效率的氮化镓基发光二极管 | |
| CN105140356B (zh) | 一种Al组分渐变式N型LED结构及其制备方法 | |
| CN102103990B (zh) | 用于光电器件的多量子阱结构的制备方法 | |
| CN208589459U (zh) | 一种紫外发光二极管 | |
| CN109075226B (zh) | Iii族氮化物层叠体及iii族氮化物发光元件 | |
| CN100580966C (zh) | 一种绿光发光二极管 | |
| CN105514232B (zh) | 一种发光二极管外延片、发光二极管及外延片的制作方法 | |
| CN104681676B (zh) | 一种发光二极管外延片 | |
| CN107240627A (zh) | 一种具有双掺杂多量子阱结构的紫外发光二极管 | |
| US20110101301A1 (en) | Light emitting device with a coupled quantum well structure | |
| CN107195735B (zh) | 一种发光二极管的外延片及其制备方法 | |
| CN113257965B (zh) | 一种AlInGaN半导体发光器件 | |
| CN104300058B (zh) | 一种含掺杂宽势垒结构的黄绿光led | |
| CN106384771B (zh) | AlGaInP基发光二极管外延片、芯片及制备方法 | |
| CN106098880B (zh) | 一种p区结构的紫外发光二极管 | |
| CN105789392A (zh) | GaN基LED外延结构及其制造方法 | |
| CN104681677B (zh) | 一种具有微孔结构的NiO‑AlGaN紫外发光管及其制备方法 | |
| CN106784206A (zh) | 氮化镓基发光二极管 | |
| CN106410001A (zh) | 一种新型AlGaN基紫外发光二极管 | |
| CN206401345U (zh) | 一种发光二极管外延片 | |
| CN117810337A (zh) | 发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管 | |
| CN106653973B (zh) | 一种led芯片及其制作方法 | |
| CN104201266B (zh) | 一种氮化镓基深紫外led有源区结构 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190305 |