[发明专利]一种氮化物半导体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管制备技术领域，特别涉及一种氮化物半导体的制备方法。

背景技术

物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)技术是指在真空条件下，采用物理方法，将材料源——固体或液体表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气体（或等离子体）过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。物理气相沉积方法主要包括：真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等离子体镀、离子镀膜，及分子束外延等；其不仅可以沉积金属膜、合金膜、还可以沉积化合物、陶瓷、半导体、聚合物膜等；该技术工艺过程简单，对环境污染小，原材料消耗少，且成膜均匀致密，与基板的结合力强。

鉴于PVD法的以上优势，在发光二极管(Light-emitting diode，LED) 研究快速发展的情况下，该法也被广泛应用与发光二极管的制备中。美国专利文献US2013/ 0285065揭示了利用PVD法形成的AlN薄膜层表面平整，其粗糙度小于1nm；晶格质量较优，其002半峰宽小于200；后在此薄膜层上利用化学气相沉积法（CVD法）再沉积n型层、发光层和p型层等氮化物层。而在实际制备中，后续利用化学气相沉积法沉积的晶体层与前述PVD法的生长腔室环境差异加大，且材料组成为GaN系，其与AlN薄膜层的晶格失配较大，因而造成PVD法AlN薄膜层与CVD法氮化物层之间存在较大应力，从而易导致发光二极管质量变差，发光效率降低。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种氮化物半导体的制备方法，通过在PVD法AlN薄膜层与CVD法氮化物层之间沉积一CVD法Al_xIn_yGa_1-x-yN材料层，利用该材料层可减小AlN薄膜层与氮化物层之间的应力作用，改善发光二极管的整体质量，从而最终改善发光效率。

本发明解决上述问题的技术方案为：一种氮化物半导体的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：提供一衬底，利用物理气相沉积法（PVD法）在所述衬底上沉积一AlN层，形成第一缓冲层；

步骤二：在所述AlN层上利用化学气相沉积法（CVD）沉积一Al_xIn_yGa_1-x-yN（0<x≤1，0≤y≤1）层，形成第二缓冲层；所述第二缓冲层与所述第一缓冲层组合构成底层；

步骤三：在所述氮化物底层上利用CVD法沉积n型氮化镓层、发光层和p型氮化镓系层；该CVD法形成的Al_xIn_yGa_1-x-yN材料组成的第二缓冲层与所述AlN材料组成的第一缓冲层均为含铝材料层，故其材料系数相近，晶格失配较小；且因第二缓冲层的沉积方式与第三步骤沉积层的沉积方式相同，可优选金属有机化学气相沉积（MOCVD）法，因而可减小步骤一与步骤三之间的材料应力，从而改善底层的晶格层质量，改善整体外延结构质量。

优选的，所述形成的第一缓冲层的厚度范围为5埃～350埃。

优选的，所述形成的第二缓冲层的厚度范围为5埃～1500埃。

优选的，所述形成的第二缓冲层的生长温度范围为400～1150℃。

优选的，所述步骤三形成的n型氮化镓层为n型掺杂氮化镓层或无掺杂氮化镓层与n型氮化镓层之组合层。

优选的，所述形成的底层为无掺杂或掺杂有n型或p型杂质。

优选的，所述n型杂质为硅或锡的其中一种。

优选的，所述p型杂质为锌、镁、钙、钡的其中一种。

优选的，所述n型或p型杂质的浓度范围为10¹⁷~10²⁰/cm³。

优选的，所述第一缓冲层在PVD腔室中沉积形成；所述第二缓冲层在MOCVD腔室中沉积形成。

本发明至少具有以下有益效果：本发明方法中，该MOCVD法形成的Al_xIn_yGa_1-x-yN材料组成的第二缓冲层与所述AlN材料组成的第一缓冲层晶格失配小，且其沉积腔室环境与所述第三步骤沉积层生长环境一致，因而可减小步骤一与步骤三之间的材料应力，改善整体外延结构质量。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。

图1~2为本发明之实施例的发光二极管结构示意图。