[发明专利]一种氮化铝模板、深紫外发光二极管外延片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氮化铝模板、深紫外发光二极管外延片及其制备方法，属于半导体技术领域。方法包括：提供一平片衬底；采用磁控溅射技术在平片衬底上沉积氮化铝成核层；采用光刻技术和蚀刻技术对氮化铝成核层进行图形化，氮化铝成核层变成多个间隔设置在平片衬底上的周期结构；对多个周期结构进行1300℃～1600℃的退火处理；采用物理沉积技术在多个周期结构和各个周期结构之间的平片衬底上形成用于抑制外延生长的介质；采用光刻技术和蚀刻技术去除多个周期结构上的介质；采用金属有机化合物化学气相沉淀技术在多个周期结构上外延生长氮化铝外延层，氮化铝外延层在介质上横向聚合，形成氮化铝模板。本发明可提供高质量的氮化铝模板。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种氮化铝模板、深紫外发光二极管外延片及其制备方法。

背景技术

发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)是一种可以把电能转化成光能的半导体二极管。深紫外(英文：Deep Ultra Violet，简称：DUV)是指发光中心波长短于290nm的LED。DUV LED具有全固态、无汞、寿命长、瞬间开关等优势，在污水处理、医疗设备消毒、食品消毒等领域具有广阔的应用前景。

外延片是发光二极管制备过程中的初级成品。现有的DUV LED外延片包括衬底、N型半导体层、有源层和P型半导体层，N型半导体层、有源层和P型半导体层依次层叠在衬底上。衬底为外延材料提供生长表面，N型半导体层用于提供进行复合发光的电子，P型半导体层用于提供进行复合发光的空穴，有源层用于提供进行电子和空穴的辐射复合发光。

N型半导体层、有源层和P型半导体层的材料均采用高铝组分的氮化铝镓。而生长高质量高铝组分的氮化铝镓的最佳衬底材料是氮化铝，目前难以直接获得大面积的氮化铝模板，一般都是先采用磁控溅射技术在蓝宝石衬底上沉积15nm～30nm的氮化铝成核层，再采用金属有机化合物气相沉淀(英文：Metal Organic Chemical Vapor Deposition，简称：MOCVD)或者氢化物气相外延(英文：Hydride Vapor Phase Epitaxy，简称：HVPE)技术在氮化铝成核层上外延生长氮化铝外延层，形成氮化铝模板。但是采用上述方式获得氮化铝模板的晶体质量有限，造成DUV LED的发光效率低，制约着DUV LED应用的普及。

发明内容

本发明实施例提供了一种氮化铝模板、深紫外发光二极管外延片及其制备方法，能够解决现有技术缺乏晶体质量高的氮化铝模板的问题。所述技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种氮化铝模板的制备方法，所述制备方法包括：

提供一平片衬底；

采用磁控溅射技术在所述平片衬底上沉积氮化铝成核层；

采用光刻技术和蚀刻技术对所述氮化铝成核层进行图形化，所述氮化铝成核层变成多个间隔设置在所述平片衬底上的周期结构；

对多个所述周期结构进行1300℃～1600℃的退火处理；

采用物理沉积技术在多个所述周期结构和各个所述周期结构之间的平片衬底上形成用于抑制外延生长的介质；

采用光刻技术和蚀刻技术去除多个所述周期结构上的介质；

采用金属有机化合物化学气相沉淀技术在多个所述周期结构上外延生长氮化铝外延层，所述氮化铝外延层在所述介质上横向聚合，形成二维平面状的氮化铝模板。

可选地，所述对多个所述周期结构进行1300℃～1600℃的退火处理，包括：

在1300℃～1600℃的氮气气氛下，对多个所述周期结构进行30min～300min的退火处理。

可选地，所述蚀刻技术为湿法腐蚀技术或者等离子刻蚀技术。