[发明专利]一种基于重结晶孔洞的紫外LED的制备方法

说明书

本发明提供了一种基于重结晶孔洞的紫外LED的制备方法，属于半导体材料以及器件制备技术领域，包括步骤1：利用物理气相沉积法在衬底上沉积AlN层；步骤2：热处理AlN层，形成具有重结晶孔洞的AlN层；步骤3：在具有重结晶孔洞的AlN层上外延生长紫外LED器件结构，制备得到基于重结晶孔洞的紫外LED。本发明的基于重结晶孔洞的紫外LED的制备方法，通过高温热处理采用物理气相沉积法制备的AlN层形成重结晶孔洞，不需要光刻、刻蚀、或者引入其他材料掩膜的工艺，具有工艺简单、技术门槛低、省时、引入污染少的优点，可以在有效提高紫外LED器件光提取效率的同时，降低生产成本，更适用于大规模生产。

技术领域

本发明涉及半导体材料以及器件制备技术领域，具体涉及一种基于重结晶孔洞的紫外LED的制备方法。

背景技术

基于三族氮化物的紫外LED器件目前正被广泛研究与应用，由于LED发光器件应用场景广泛，市场巨大，因此为了节约能源、提高器件的应用效率，如何提高三族氮化物紫外LED器件工作效率是至关重要的研究课题。LED的工作效率主要由电压注入效率以及外量子效率所决定。其中外量子效率是内量子效率以及光提取效率的乘积。目前通过高质量的材料外延生长以及器件结构设计，紫外LED的器件内量子效率最高可达90％以上，已经趋近于饱和。然而由于三族氮化物半导体的高折射率，导致其布儒斯特角较小，光提取效率很难提高，致使发光波长短于365nm的紫外LED器件的外量子效率基本在30％以内，有待进一步提升。

现有技术中，为提高紫外LED的光提取，研究人员提出多种解决方案。在申请号为201821718205.3、201911108379.7、201910597139.1的发明专利中记载了粗化LED器件出光面表面形貌的技术方案，申请号为201910774589.3的发明专利中记载了设计封装结构的技术方案，以及最普遍使用的在非出光面引入孔洞的方法，由于该方法非常普遍，具体原理不在此处赘述。在非出光面引入孔洞可以有效的将紫外光反射至出光面从而达到提高光提取效率的目的，在申请号为201510403011.9，201621156008.8，201820982260.7等发明专利中均有记载，然而，现有的引入孔洞方法几乎都需要对衬底或缓冲层材料进行光刻、刻蚀或者引入其他非三族氮化物材料步骤，费时而且工艺复杂度高，容易引入新的杂质，对获得高工作效率的紫外LED器件不利。

鉴于此，急需研究一种工艺流程简单、不需要刻蚀工艺且不引入新的杂质即可在紫外LED非出光面一侧形成孔洞的方法，提高紫外LED光提取效率。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于重结晶孔洞的紫外LED的制备方法，通过高温热处理采用物理气相沉积法制备的AlN层形成重结晶孔洞，不需要光刻、刻蚀、或者引入其他材料掩膜的工艺，具有工艺简单、技术门槛低、省时、引入污染少的优点，可以在有效提高紫外LED器件光提取效率的同时，降低生产成本，更适用于大规模生产。

本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：

本发明提供了一种基于重结晶孔洞的紫外LED的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：利用物理气相沉积法在衬底上沉积AlN层；

步骤2：热处理所述AlN层，形成具有重结晶孔洞的AlN层；

步骤3：在所述具有重结晶孔洞的AlN层上外延生长紫外LED器件结构，制备得到所述基于重结晶孔洞的紫外LED。

进一步地，所述热处理的温度高于1300℃，所述热处理的时间不超过10h，且在热处理的同时通入惰性气体以防止防表面氧化或分解。

进一步地，通过调控所述热处理的温度对形成的重结晶孔洞的体积进行调控，所述热处理的温度越高，形成的重结晶孔洞的体积越大。

进一步地，所述物理气相沉积法为磁控溅射法、电子束蒸发法、真空蒸镀法中的任意一种。