[发明专利]一种能同时提高深紫外LED晶体质量和出光效率的方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体材料技术领域，特别是涉及一种提高深紫外LED晶体质量和出光效率的方法。

背景技术

半导体深紫外光源在照明、杀菌、医疗、印刷、生化检测、高密度的信息储存和保密通讯等领域具有重大应用价值。以AlGaN材料为发光区的深紫外LED的发光波长能够覆盖210-365nm的紫外波段，是实现该波段深紫外LED器件产品的理想材料，具有其它传统紫外光源无法比拟的优势。目前深紫外LED最大的瓶颈是发光效率，其主要受限于三个方面：（1）注入效率，有效注入到发光区域的载流子的比例；（2）内量子效率，发光区域电子和空穴复合产生光子的比例；（3）出光效率，发光区域中产生的光子，从芯片中提取出来可利用的光子的比例。而在深紫外波段，上述三个方面的效率都比较低。一方面，需要进一步提高AlGaN材料的晶体质量，获得更高的内量子效率，另一方面，由于目前深紫外LED绝大部分采用倒装封装由衬底面出光的方式，衬底与空气的界面成为影响出光效率的关键之一。在生长AlGaN材料时，一般采取在衬底上生长AlN的薄膜的方法作为过渡层，生长的AlN的材料缺陷一般在107^-11/cm2的数量级。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种提高深紫外LED晶体质量和出光效率的方法，利用AlN材料的缺陷部分在腐蚀溶液中容易腐蚀的特点，并通过简单方便的湿法腐蚀工艺制备成内六角缺陷的图形结构，一方面作为图形底层有利于提高氮化铝外延生长的晶体质量，另一方面，在倒装芯片结构中可提高深紫外光的出光效率，旨在用于解决目前现有深紫外LED外延片晶体质量不高，芯片出光效率较低的问题，通过较低成本改进深紫外LED的发光性能。

本发明提供一种提高深紫外LED晶体质量和出光效率的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在衬底(101)生长表面(103)沉积一层氮化铝薄膜(104)；

S2、对氮化铝薄膜(104)进行湿法腐蚀，获得特定的湿法腐蚀缺陷结构(105)；

S3、在包含有湿法腐蚀缺陷结构(105)氮化铝薄膜(104)上进行二次外延生长深紫外LED外延薄膜(106)；

S4、通过倒装芯片工艺制备深紫外LED芯片。

进一步地，在所述步骤S1中，衬底(101)可采用蓝宝石、碳化硅或者氮化铝等衬底；沉积方法可采用金属有机物化学气相沉积（MOCVD）、氢化物气相外延（HVPE）、等离体增强化学气相沉积（PECVD）或者溅射镀膜等方法。

进一步地，在所述步骤S2中，通过湿法腐蚀将氮化铝薄膜腐蚀出内六角缺陷结构，湿法腐蚀方法可以采用磷酸、氢氧化钠溶液或者氢氧化钾溶液等进行。

可选地，在所述步骤S1中，氮化铝薄膜(104)厚度范围为300~5000nm。

可选地，在所述步骤S2中，刻蚀缺陷结构(105)的刻蚀深度范围为300~5000nm。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：在衬底生长表面沉积一层氮化铝薄膜，并通过简单方便的湿法腐蚀工艺制备成内六角缺陷的图形结构，一方面作为图形底层有利于提高氮化铝外延生长的晶体质量，另一方面，在倒装芯片结构中可提高深紫外光的出光效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种提高深紫外LED晶体质量和出光效率的方法的工艺流程图。

附图标记说明：101-衬底、102-衬底下表面、103-衬底上表面、104-氮化铝薄膜、105-湿法腐蚀缺陷结构、106-深紫外LED外延薄膜、107-p电极、108-n电极。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施实例提供一种提高深紫外LED晶体质量和出光效率的方法，在衬底(101)上表面(103)通过MOCVD方法沉积一层低温氮化铝薄膜(104)，升温温度为960℃，薄膜厚度为2000nm；通过磷酸溶液对氮化铝薄膜(104)进行湿法腐蚀，获得特定的内六角湿法腐蚀缺陷结构(105)，平均腐蚀深度为1000nm；在包含有湿法腐蚀缺陷结构(105)的氮化铝薄膜(104)上外延生长深紫外LED外延薄膜(106)；制备p电极(107)和n电极(108)并通过倒装芯片工艺得到高出光效率深紫外LED。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。