[发明专利]一种用于UVC LED的蓝宝石基氮化铝复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于UVC LED的蓝宝石基氮化铝复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)衬底预处理；(2)靶材预处理；(3)在射频电源的作用下，设备腔体中的氩气和氮气发生辉光放电，形成等离子体，Ar+离子轰击铝靶材，溅射出铝原子，铝原子与等离子体中的氮原子发生反应，在衬底上形成AlN缓冲层；(4)N₂、Ar气氛下，采用磁控溅射沉积，在衬底上形成AlN薄膜；其中，磁控溅射沉积AlN薄膜时N₂与Ar体积之比为1:1‑1.5。本发明提供了一种蓝宝石基氮化铝薄膜复合新材料的制备方法，极大地改善了氮化铝薄膜的质量，同时也拓宽了蓝宝石基氮化铝的应用条件，特别是在UVCLED方面的应用。

技术领域

本发明涉及宽禁带半导体制备的技术领域，具体为一种用于UVC LED的蓝宝石基氮化铝复合材料的制备方法。

背景技术

UV指紫外线，UVC即为紫外线中的C波段，波长介于100-280nm，但由于200纳米以下的波长为真空紫外线，故可被空气吸收，因此UVC可穿越大气层的波长介于200-280nm。

UV能够破坏微生物的DNA(脱氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸)分子结构，使细菌死亡或不能繁殖，从而达到杀菌的目的。在所有的紫外线中，UVC这种短波紫外线杀菌效果最强，因此被广泛运用于杀菌技术。

而UVC LED指的是发出UVC的方式，例如传统的紫外线灯一直采用的是汞灯发光，而汞具有非常大的危险性，且《水俣公约》后，汞灯已被全面禁止。而UVC LED作为新型的紫外线杀菌方式，是当今看来唯一靠谱的替代方案。因为其属于纯物理杀菌，不含任何有害物质，UVC LED元件的小型化特点给应用场景带来更多便利性，很多都是传统汞灯无法实现的。此外，UVC LED还具有启动快速、允许的开关次数更多、可用电池供电等诸多优势。

氮化铝是极具应用潜力的超宽禁带半导体材料，具有很多优良的性质，如其禁带宽度高达6.2eV，同时具有高击穿场强、高饱和电子漂移速率、高化学和热稳定性，及高导热、抗辐射等优异性能，因此氮化铝是紫外/深紫外LED、紫外LD最佳衬底材料，也是高功率、高频电子器件理想衬底材料。此外，氮化铝具有优良的压电性、高的声表面波传播速度和较高的机电耦合系数，是GHz级声表面波器件的优选压电材料。

在以往的制备方法中多采用MOCVD的方式生长氮化铝缓冲层，但是这种制备方式存在着一些缺点，首先原材料一般为有机金属化合物，有毒性且成本较高，而且对原材料纯度要求很高，另外MOCVD制备的氮化铝薄膜具有以下缺点：

1、采用MOCVD工艺在蓝宝石衬底上生长的AlN薄膜边缘裂纹很多，不利于后续LED中氮化镓层、N型层的外延生长；

2、采用MOCVD工艺在蓝宝石衬底上生长的AlN薄膜均匀性较差，导致后续UVC LED良率底；

3、采用MOCVD工艺在蓝宝石衬底上生长的AlN薄膜在-200V/-500V时抗静电能力较差；

4、采用MOCVD工艺在蓝宝石衬底上生长的AlN薄膜VF4边缘Fail率较高，导致良率下降。

基于以上缺点，本发明提供了一种蓝宝石基氮化铝薄膜复合新材料的制备方法，极大地改善了氮化铝薄膜的质量，同时也拓宽了蓝宝石基氮化铝的应用条件，特别是在UVCLED方面的应用。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种用于UVC LED的蓝宝石基氮化铝复合材料的制备方法，以解决背景技术中提出的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种用于UVC LED的蓝宝石基氮化铝复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)衬底预处理；

(2)靶材预处理；