[发明专利]纳米图形衬底上生长的AlInGaN紫外发光二极管及其制造方法

权利要求书

1.一种纳米图形衬底上生长的AlInGaN紫外发光二极管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)取纳米图形衬底，放入高温CVD设备中高温烘烤，清洗衬底表面的氧化物和杂质；

(2)先在衬底上预通入金属源及V族反应物，低温下分解形成一层缓冲层，低温缓冲层在纳米图形衬底上经过高温退火处理，在纳米图形衬底上形成核岛；

(3)提高生长温度，采用低V/III、高温、低压、快速生长模式，生长非掺杂的Alx1Iny1Ga1-x1-y1N层，快速生长起来的非掺杂的Alx1Iny1Ga1-x1-y1N层能够完全覆盖纳米图形衬底，并在Alx1Iny1Ga1-x1-y1N层和衬底之间形成生长孔洞，其中，0≤x1≤1，0≤y1≤1，且0≤x1+y1≤1；其中，V/III为氨气和金属源的摩尔比，低V/III调成20、高温调至1300℃、低压调至30mbar、快速生长模式调至3μm/h；

(4)此非掺杂的Alx1Iny1Ga1-x1-y1N层上继续生长一层N型Alx2Iny2Ga1-x2-y2N，其中，0≤x2≤1，0≤y2≤1，且0≤x2+y2≤1；

(5)将温度调至生长量子阱的温度，连续生长Alx3Iny3Ga1-x3-y3N/Alx4Iny4Ga1-x4-y4N多量子阱的结构，周期厚度为2～40nm，其中，0≤x3≤1，0≤y3≤1，0≤x4≤1，0≤y4≤1，且0≤x3+y3≤1，0≤x4+y5≤1；

(6)在已生长好的多量子阱的结构上生长一层Alx5Iny5Ga1-x5-y5N电子阻挡层，其中，0≤x5≤1，0≤y5≤1，且0≤x5+y5≤1；

(7)随后在此基础上生长一层具有高空穴浓度和低紫外线吸收率的P型Alx6Iny6Ga1-x6-y6N接触层，其中，0≤x6≤1，0≤y6≤1，且0≤x6+y6≤1；

(8)生长的外延片进行表面清洗，N电极刻蚀，刻蚀深度超过量子阱和P型Alx6Iny6Ga1-x6-y6N接触层总厚度，超过的深度为100～1000nm，N电极蒸镀Ti、Au、Al、Ni、Cr、Pt或其合金，形成良好的欧姆接触；

(9)在芯片周围蒸镀保护层SiO2或SixN之后，N电极继续蒸镀金属并加厚至P型Alx6Iny6Ga1-x6-y6N接触层平齐的厚度，在此基础上，蒸镀Ti、Au、Al、Ni、Cr、Pt或其合金作为P型电极，形成良好的欧姆接触；此时N电极和P电极之间用隔绝层SiO2或SixN起到N电极和P电极电流阻挡作用；

(10)以上制备的倒装结构AlInGaN紫外芯片键合在Si基衬底上，Si基衬底上已经制作好N电极和P电极接触点；

(11)对反面的纳米图形衬底进行研磨减薄，减薄至Alx1Iny1Ga1-x1-y1N层和衬底之间形成的孔洞区域，形成粗糙的紫外出光面；

非掺杂Alx1Iny1Ga1-x1-y1N、N型掺杂Alx2Iny2Ga1-x2-y2N、量子垒层Alx4Iny4Ga1-x4-y4N、电子阻挡层Alx5Iny5Ga1-x5-y5N、P型掺杂层Alx6Iny6Ga1-x6-y6N层的Al含量均高于量子阱层Alx3Iny3Ga1-x3-y3N的Al含量，即x3x1，x2，x4，x5，x6；

Alx5Iny5Ga1-x5-y5N电子阻挡层是单层，或者是Alx5Iny5Ga1-x5-y5N/Alx7Iny7Ga1-x7-y7N超晶格层，x5不等于x7，超晶格的周期为2～50nm，周期数为2～20，其中，0≤x7≤1，0≤y7≤1，且0≤x7+y7≤1；

P型Alx6Iny6Ga1-x6-y6N接触层是单层，或者是Alx6Iny6Ga1-x6-y6N/Alx8Iny8Ga1-x8-y8N超晶格层，x6不等于x8，超晶格的周期为2～50nm，周期数为2～20，同时为了更好地形成欧姆接触，最后一层的Al组分(Al％)调至小于20％，其中，0≤x8≤1，0≤y8≤1，且0≤x8+y8≤1。

2.根据权利要求1所述的一种纳米图形衬底上生长的AlInGaN紫外发光二极管的制备方法，其特征在于：纳米图形衬底是在蓝宝石、硅、碳化硅、玻璃、铜、镍、铬其中一种上制备获得，纳米图形是凹坑型或者是凸起型，周期为50nm～1500nm，图形衬底边缘一圈0.2～1mm区域刻蚀出一圈凹下去的平面，形成生长应力缓冲区。