[发明专利]大角度斜切蓝宝石衬底AlN制备、发光二极管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种大角度斜切蓝宝石衬底AlN制备、发光二极管及其制备方法，大角度斜切蓝宝石衬底AlN制备方法包括：选取大角度斜切蓝宝石衬底、常规蓝宝石衬底；分别在大角度斜切蓝宝石衬底、常规蓝宝石衬底上生长AlN层得到大角度斜切蓝宝石衬底AlN外延层、常规蓝宝石衬底AlN外延层；将大角度斜切蓝宝石衬底AlN外延层的AlN生长面与常规蓝宝石衬底AlN外延层的AlN生长面贴合，并进行高温退火；在高温退火后的大角度斜切蓝宝石衬底AlN外延层上重复生长AlN层、高温退火处理直到高温退火后的大角度斜切蓝宝石衬底AlN外延层上的AlN层达到预设厚度。本发明通过对生长AlN薄膜后的大角度斜切蓝宝石衬底进行退火处理，以在大角度斜切蓝宝石衬底上制备了高质量的AlN薄膜。

技术领域

本发明属于宽禁带半导体技术领域，具体涉及一种大角度斜切蓝宝石衬底AlN制备方法、一种发光二极管制备方法、一种发光二极管。

背景技术

现有技术中，AlGaN基固态深紫外光源具有环保、工作寿命长等优点，是取代传统汞灯的关键技术。AlGaN作为宽禁带半导体，已被证明是人们追寻的干净环保的深紫外(Deep Ultraviolet，简称DUV)光源的理想选择之一。

与基于InGaN基的蓝光LED成熟技术相比，基于AlGaN的深紫外发光二极管(DeepUV light emitting diode，简称DUV-LED)外量子效率大多数情况下低于10％。基于大角度斜切衬底可以增加电子波函数重叠和增强载流子局域化，大角度的斜切衬底对于调高辐射复合效率和内量子效率都非常的有必要。通过增加衬底斜切角度可以有效减少台面密度，帮助原子在较小的迁移长度下也能有效并入台阶位置。基于大角度斜切衬底的外延结构有诸多优势，而在传统的C面蓝宝石衬底上已经有很多方法制备AlN薄膜，包括基于金属有机气相生长的连续高温生长、氢化物气相外延生长(Hydride Vapor Phase Epitaxy，简称HVPE)和分子束外延。

但是，其最关键的问题仍然是AlN的外延生长问题，上述办法没有办法解决在大角度斜切蓝宝石上外延生长的AlN结构位错密度以及表面形貌会变差的问题。制备AlN需要高温高压设备以及精确的流量控制系统。目前昂贵的商用高温金属有机物化学气相沉积(High Temperature Metal Organic Chemical Vapor Deposition，简称HT-MOCVD)制备的晶体质量还有较大提升空间，并且AlN材料与蓝宝石衬底晶格常数差别巨大，同时还存在较大的热失配，从而导致AlN表面极易出现裂纹，大角度斜切蓝宝石衬底上深紫外器件发展受到很大的限制。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种大角度斜切蓝宝石衬底AlN制备方法、一种发光二极管制备方法、一种发光二极管。

本发明的一个实施例提供了一种大角度斜切蓝宝石衬底AlN制备方法，该大角度斜切蓝宝石衬底AlN制备方法包括：

选取一大角度斜切蓝宝石衬底、一常规蓝宝石衬底；

在所述大角度斜切蓝宝石衬底上生长AlN层得到大角度斜切蓝宝石衬底AlN外延层，在所述常规蓝宝石衬底上生长AlN层得到常规蓝宝石衬底AlN外延层；

将所述大角度斜切蓝宝石衬底AlN外延层的AlN生长面与所述常规蓝宝石衬底AlN外延层的AlN生长面贴合，并置于高温退火炉中进行高温退火，将完成高温退火后的大角度斜切蓝宝石衬底AlN外延层、常规蓝宝石衬底AlN外延层剥离；

在高温退火后的大角度斜切蓝宝石衬底AlN外延层上重复进行生长AlN层、高温退火处理直到所述高温退火后的大角度斜切蓝宝石衬底AlN外延层上的AlN层达到预设厚度，以完成大角度斜切蓝宝石衬底AlN制备。

在本发明的一个实施例中，所述大角度斜切蓝宝石衬底的斜切方向为c面偏向a面，斜切角范围为0.2°～6°；