SiC襯底GaN基紫外LED外延片、SiC襯底GaN基紫外LED器件及制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體技術，尤其涉及一種SiC襯底GaN基紫外LED外延片、SiC襯底GaN基紫外LED器件及制備方法。
【背景技術】
[0002]目前，紫外LED 涉及 UVA 波段(320 ?420nm)，UVB (275 ?320nm)和 UVC (200 ?275nm)波段的LED。在此波段的LED通常采用的襯底為藍寶石襯底或AlN襯底，但藍寶石與紫外LED中AlGaN層的晶格失配較大，所引起的應力會使外延層產生裂紋，而AlN襯底則價格昂貴，大尺寸襯底還很難獲得。另一方面，SiC襯底雖然具有很好的導熱特性，且與AlGaN體系生長兼容特性很好，可以做為紫外LED的襯底材料。但由于SiC襯底自身對紫外光的吸收特性，很大程度上限制了其在相關領域中的應用；
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于，針對上述現有SiC襯底無法在紫外LED領域應用的問題，提出一種SiC襯底GaN基紫外LED外延片，該外延片利用導電的布拉格反射鏡層將量子阱向襯底方向發射的光反射回表面方向，同時利用其導電特性，不僅解決了 SiC材料對紫外光的吸收問題，同時也實現了外延片的垂直電流輸運、高光提取效率及高散熱能力的優點。
[0004]為實現上述目的，本發明采用的技術方案是:一種SiC襯底GaN基紫外LED外延片，包括自下而上設置的η型SiC襯底、緩沖層、導電的布拉格反射鏡層(DBR)、I1-AlxGa1^N層、紫外發光多量子阱層和P-GaN層，所述X選自0-1，所述η型SiC襯底厚度小于等于100微米。
[0005]進一步地，所述緩沖層為AlGaN合金或AlN或二者組合結構。
[0006]進一步地，所述導電的布拉格反射鏡層包括多層疊置的布拉格反射鏡單元，所述布拉格反射鏡單元包括疊置的第一 AlGaN層和第二 AlGaN層，所述第一 AlGaN層和第二AlGaN層中Al元素配比不同；所述導電的布拉格反射鏡層中布拉格反射鏡單元的個數不少于20個。
[0007]進一步地，所述第一 AlGaN層和第二 AlGaN層均摻雜有Si，以實現導電。
[0008]進一步地，所述紫外發光多量子阱層是指能在電注入下發出紫外光的多量子阱層，所述紫外發光多量子阱層為AlGaN、AlInN和AlInGaN —種或多種。
[0009]需要說明的是，本發明中所述AlGaN、AlInN和AlInGaN非化學式，而是代表材料的元素組成，即AlGaN中Al、Ga和N的摩爾比不限；同理AlInN中Al、In和N的摩爾比不限；AlInGaN中Al、In、Ga和N的摩爾比不限。
[0010]本發明還公開了一種SiC襯底GaN基紫外LED外延片的制備方法，該方法可以實現SiC襯底GaN基紫外LED外延片的工業化生產。
[0011]具體地η型SiC襯底GaN基紫外LED外延片的制備方法，步驟如下:在η型SiC襯底上采用金屬有機化學氣相沉積技術(MOCVD)技術依次外延:緩沖層、導電的布拉格反射鏡層(DBR)、n-AlxGal-xN層、紫外發光多量子阱層和p-GaN層，利用襯底減薄技術將η型SiC襯底減薄至100微米以下，得到SiC襯底GaN基紫外LED外延片。初始時η型SiC襯底的厚度為200微米至800微米。
[0012]本發明的另一個目的還公開了一種SiC襯底GaN基紫外LED器件，包括SiC襯底GaN基紫外LED外延片，所述SiC襯底GaN基紫外LED外延片ρ-GaN層背離紫外發光多量子阱層的一側依次設置有透明導電歐姆接觸層和第一電極；所述η型SiC襯底背離緩沖層的一側設置有第二電極。
[0013]進一步地，所述透明導電歐姆接觸層為氧化銦錫(ITO)。
[0014]進一步地，所述第一電極為金薄膜。
[0015]進一步地，所述第二電極材料為N1、Cu、W、Ti或Al。
[0016]本發明的另一個目的還公開了一種SiC襯底GaN基紫外LED器件的生產方法，包括以下步驟:
[0017](I)在η型SiC襯底上采用金屬有機化學氣相沉積技術(MOCVD)技術依次外延:緩沖層、導電的布拉格反射鏡層(DBR)、n-AlxGal-xN層、紫外發光多量子阱層和p_GaN層，利用襯底減薄技術將η型SiC襯底減薄至100微米以下，得到SiC襯底GaN基紫外LED外延片；
[0018](2)在P-GaN層上制備透明導電歐姆接觸層，在透明導電歐姆接觸層背離p-GaN層的一側制備第一電極。所述第一電極為小面積電極；
[0019](3)在η型SiC襯底面制備第二電極。所述第二電極為大面積電極。電極材料可以是N1、Cu、W、T1、Al等材料。
[0020]本發明公開了一種SiC襯底GaN基紫外LED外延片和采用該外延片制備的器件，其結構科學、合理；此外本發明還公開了所述外延片和器件的制備方法，該方法簡單、易行。具體地，與現有技術相比較本發明具有以下優點:
[0021](I)首先，本發明外延片和器件充分發揮SiC襯底的導電、導熱及易于生長AlGaN體系材料的優勢，制備出垂直結構的GaN紫外LED ；
[0022](2)其次，本發明外延片和器件采用導電的布拉格反射鏡層(DBR)克服了 SiC襯底對紫外光吸收的問題，即有效避免了 SiC襯底對GaN基紫外LED的光吸收的負面影響，使得GaN基紫外LED的發光效率大幅增加；
[0023](3)本發明SiC襯底GaN基紫外LED器件具有垂直電流輸運、高光提取效率及高散熱能力的優點。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發明SiC襯底GaN基紫外LED外延片的結構示意圖；
[0025]圖2為本發明SiC襯底GaN基紫外LED器件的結構示意圖；
[0026]圖3為本發明SiC襯底GaN基紫外LED外延片結構的掃描電子顯微鏡照片；
[0027]圖4為AlQ.2GaQ.8N/GaN的布拉格反射鏡的反射率附圖；
[0028]圖5為本發明SiC襯底GaN基紫外LED器件的電致發光光譜圖；
[0029]附圖標記:1-η型SiC襯底，2-緩沖層，3-導電的布拉格反射鏡層(DBR)，4-n-AlxGai_xN層，5-紫外發光多量子阱層，6-p-GaN層，7-透明導電歐姆接觸層，8-第一電極，9-第二電極。
【具體實施方式】
[0030]以下結合實施例對本