[发明专利]一种AlGaN基垂直结构深紫外LED的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体光电子领域，具体涉及一种利用h-BN作为材料生长缓冲层及衬底剥离层制备深紫外LED的方法。

背景技术

固态紫外LED光源具有许多应用，如在有害生物制剂检测，水、空气和食物的消毒杀菌，高密度数据贮存，通信转换和照明光源等方面有重要的应用，因而受到极大的关注。以AlGaN材料为有源区的深紫外LED的发光波长能够覆盖210~280nm的深紫外波段，是实现该波段LED器件的理想材料，而且AlGaN基紫外LED一直是宽禁带半导体材料器件领域的一个重要关注点。

近年来，随着AlN/蓝宝石模板等技术的突破和发展，AlGaN基紫外LED的性能也获得快速提升，国际上多家机构相继研制出了单芯片出光功率达毫瓦级的平面结构AlGaN基深紫外LED，发光波长短于280nm。但是，目前AlGaN基深紫外LED的出光功率普遍较低，进一步提高AlGaN基深紫外LED的出光功率是其得到广泛应用的必然要求。和InGaN基蓝光LED的发展路径类似，采用垂直芯片结构是进一步发展高效大功率AlGaN基深紫外LED的有效途径。然而，由于缓冲层材料的差异以及金属Al相对金属Ga的高熔点等原因，目前应用于制备InGaN基垂直结构蓝光LED最成熟的激光剥离技术难以应用于制备AlGaN基垂直结构深紫外LED。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种AlGaN基垂直结构深紫外LED的制造方法，即采用金属有机化合物化学气相沉淀(MOCVD)技术以h-BN为缓冲层及剥离层制备垂直结构深紫外LED。

为了实现本发明的目的，所采取的技术方案如下：

1）在生长衬底1上生长h-BN层2；

2）在h-BN层2上生长过渡层3；

3）在过渡层3上生长非掺杂AlGaN层4；

4）在非掺杂AlGaN层4上生长n-AlGaN层5；

5）在n-AlGaN层5上生长多量子阱AlGaN/AlGaN层6；

6）在多量子阱AlGaN/AlGaN层6上生长宽带隙p-AlGaN层7；

7）在宽带隙p-AlGaN层7上生长p-AlGaN层8；

8）在p-AlGaN层8上生长高空穴浓度p-GaN层9；

9）在高空穴浓度的p-GaN层9上制作欧姆接触层10；

10）由1~10组成的p面欧姆接触的外延片与导电衬底11相结合；

11）转移衬底1，并去除h-BN层2、过渡层3及非掺杂AlGaN层4；

12）在n-AlGaN层5上制作n电极12。

步骤1）所述的衬底1采用蓝宝石、碳化硅、硅、氮化镓或氮化铝中的一种或者是它们的复合衬底。

步骤1）所述的h-BN层2是以三乙基硼和氨气为原料，在氨气与三乙基硼摩尔比为1000~3000，温度为1000~1500℃条件下制备而成。

步骤2）所述的过渡层3是对h-BN层2表面进行氧气等离子处理或在其表面生长一层ZnO纳米墙或纳米棒，或同时应用上述两种方法制备而成。

步骤2）所述的过渡层3中对h-BN层2表面进行氧气等离子处理可使表面粗糙，产生台阶边及创造更多成核位置，有利于上层材料的成核生长。ZnO纳米墙或纳米棒，降低h-BN界面能，增大成核概率，有利于AlGaN层4的成核生长。

所述ZnO纳米墙或纳米棒层的制备方法是金属有机化合物化学气相沉淀法或化学溶液法。

步骤2）中的过渡层3为AlN、GaN、AlGaN/AlGaN超晶格或AlGaN晶格渐变层，或它们的组合层。

步骤10）所述的与导电衬底11相结合是通过导电导热胶粘合。

步骤11）转移衬底的方法是先将制备好的具有p面欧姆接触的外延片整体反转至导电衬底11上，然后在40~200℃下，加热衬底1~60分钟后剥离。

步骤11）所述的去除过渡层3及非掺杂AlGaN层4的方法是湿法腐蚀、研磨、抛光或ICP/RIE干法刻蚀。

步骤12）所述的在n-AlGaN层5上制作n电极12。