[发明专利]深紫外发光二极管及其制造方法

说明书

本发明提供了一种深紫外发光二极管及其制造方法，包括自下向上的衬底、模板层、应力控制层、n型半导体层、量子阱层和p型半导体层，所述应力控制层为Al_aGa_1‑aN/Al_bGa_1‑bN超晶格层和Al_cGa_1‑cN非超晶格层中的一层或两层，所述Al_aGa_1‑aN/Al_bGa_1‑bN超晶格层包括周期性交替堆叠的Al_aGa_1‑aN层和Al_bGa_1‑bN层，所述Al_cGa_1‑cN非超晶格层包括Al组分呈梯度排列的至少两层结构。本发明的技术方案使得模板层与n型半导体层之间的晶格失配与热失配能够得到缓解，应力能够得到逐渐释放，进而使得表面裂纹得到改善。

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发光二极管及其制造方法。

背景技术

深紫外氮化物半导体发光元件，其波长范围为200nm～300nm，由于发出的深紫外光可打断病毒和细菌的DNA或RNA，直接杀死病毒和细菌，广泛应用于空气净化、自来水杀菌、家用空调杀菌、汽车空调杀菌等杀菌消毒领域。深紫外氮化物半导体发光元件一般使用AlGaN基材料在蓝宝石衬底上外延生长；由于AlGaN与蓝宝石间存在较大的晶格失配和热失配，外延生长AlGaN基材料时受蓝宝石衬底失配应力作用，AlGaN基材料产生较多的位错、缺陷和裂纹等问题。

其中，高Al组分的深紫外氮化物半导体发光元件中，衬底上依次形成 AlN层和n型AlGaN层，不仅存在AlN层与衬底间晶格失配和热失配较大，表面容易出现粗糙、未长平和裂纹的问题，并且，AlN层与n型AlGaN层之间亦存在晶格失配与热失配，容易产生裂纹的问题。AlN层与衬底之间的裂纹普遍采用缓冲层技术释放衬底与AlN层间的应力，以提升AlN层的晶体质量，减少位错密度；但对于AlN层与n型AlGaN层之间的晶格失配与热失配而导致的裂纹问题(例如当n型AlGaN的厚度大于2μm时或Al 组分偏低时，容易产生裂纹)，目前还没有很好的解决方案。

因此，提供一种深紫外发光二极管及其制造方法，以解决AlN层与n 型AlGaN层之间的晶格失配与热失配而导致的裂纹问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种深紫外发光二极管及其制造方法，使得模板层与n型半导体层之间的晶格失配与热失配能够得到缓解，应力能够得到逐渐释放，进而使得表面裂纹得到改善。

为实现上述目的，本发明提供了一种深紫外发光二极管，包括自下向上的衬底、模板层、应力控制层、n型半导体层、量子阱层和p型半导体层，所述应力控制层为Al_aGa_1-aN/Al_bGa_1-bN超晶格层和Al_cGa_1-cN非超晶格层中的一层或两层，所述Al_aGa_1-aN/Al_bGa_1-bN超晶格层包括周期性交替堆叠的Al_aGa_1-aN层和Al_bGa_1-bN层，所述Al_cGa_1-cN非超晶格层包括Al 组分呈梯度排列的至少两层结构。

可选地，所述模板层为AlN层。

可选地，所述n型半导体层为n型Al_xGa_1-xN层，0.4≤x0.8。

可选地，所述应力控制层为所述Al_aGa_1-aN/Al_bGa_1-bN超晶格层， x0.8b0.9a1。