[发明专利]一种深紫外LED芯片制造方法

说明书

本专利公开了一种深紫外LED芯片制造方法，所述方法包括：对超晶格生长层中的Al组份进行精确控制，以实现Al_XGa_1‑XN/Al_YGa_1‑YN结构中Al组份渐变的生长方式。在生长过程中，对生长温度和生长压力进行单一循环周期内稳定，周期间逐步降温、升压的方式，控制超晶格缓冲层的生长，从而获得低穿透位错密度和生长无龟裂高晶体质量的AlGaN外延层，并且在n型AlGaN生长过程中使用SiH4高低浓度掺杂周期渐变的生长方式，有效解决了连续不变浓度SiH4掺杂造成的AlGaN晶体质量下降的问题，从而为高光功率输出的UVC‑LED外延结构提供高质量低开裂的N型AlGaN电极接触层。

技术领域

本发明涉及半导体光电材料生长技术领域，涉及一种深紫外发光二极管的工艺生长方法，尤其涉及一种采用MOCVD(金属有机化合物气相外延)生长工艺程序控制系统制备高良品率、高出光效率的深紫外LED外延材料调试方法。

背景技术

AlN基UV-LED是目前替代汞激发紫外光源的唯一固态光源解决方案，AlGaN材料半导体紫外光源原则上可以实现210nm至365nm紫外光发光。UV-LED近几年市场份额逐年递增、潜力巨大，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。在现有技术中，UVA波段LED用于固化，固化广泛用于各行各业，涵括电子、光子、生物、医学等领域。

现有技术中，高Al组分AlGaN在蓝宝石上一般表现为张应力，这将导致AlGaN材料位错密度的增加甚至开裂，从而降低了深紫外LED全结构中电极层的晶体质量较差，结构后电极层开裂较为严重，导致外延全结构后漏电较高，外量子效率较低。

现有技术中，美国德州大学的江红星等人利用Si，In共掺的方法部分解决了高Al组分n型掺杂的问题，而p型掺杂则使用了AlGaN/GaN超晶格的方法，利用极化效应引起的能带弯曲使得费米能级进入部分价带而得到空穴浓度的增加。

提高深紫外LED发光效率可以通过涉及新颖的超晶格缓冲层和n型缓冲层结构来调控应力。

发明内容

本发明正是基于现有技术中的上述情况而提出的，本专利要解决的技术问题是提供一种深紫外发光二极管的工艺生长方法，以解决AlN层与AlGaN层由于晶格差异应力释放造成的AlGaN层晶体质量较差，开裂情况严重等问题。

为了解决上述问题，本专利采用的技术方案包括：

一种深紫外LED芯片制造方法，深紫外LED芯片的外延结构包括：底层蓝宝石平面衬底、AlN溅射生长层、高温AlN层、超晶格缓冲层、u型AlGaN层、n型AlGaN电极接触层；

其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤一、在蓝宝石衬底上溅射AlN薄膜

蓝宝石衬底溅射AlN薄膜，生长温度650-700度，溅射条件为Ar：N₂＝1：3，红外加热功率700w；

步骤二、使用高温MCVD方法生长AlN层

其中，生长温度1250-1300℃，氢气气氛，生长压力100Torr，氨气流量6slm，V/III比为960，生长时间45min；

步骤三、生长超晶格缓冲层