[发明专利]一种基于碳硅氧共掺杂氮化铝的LED芯片制作方法

说明书

本申请提供了一种基于碳硅氧共掺杂氮化铝的LED芯片制作方法，包括：将蓝宝石衬底放入磁控溅射反应腔，在蓝宝石衬底上溅射AlN薄膜；将溅射有AlN薄膜的蓝宝石衬底取出，放入快速退火炉反应腔对AlN薄膜进行C、O掺杂处理；再把将经过所述C、O掺杂处理的蓝宝石衬底从快速退火炉反应腔中取出，放入MOCVD反应腔对AlN薄膜进行Si掺杂处理，接着依次生长掺杂Si的n型GaN层、有源层MQW、P型AlGaN层和P型GaN层；退火处理。本发明通过采用新方法制作碳硅氧共掺杂氮化铝薄膜层来提升LED外延材料的晶体质量，从而使LED的发光效率和抗静电能力得到提升。

技术领域

本发明属于LED技术领域，具体涉及一种基于碳硅氧共掺杂氮化铝的LED芯片制作方法。

背景技术

LED(Light Emitting Diode，发光二极管)作为一种高效、环保、绿色新型固态照明光源，除了目前已被广泛用作室内外照明，还被广泛应用于交通信号灯、汽车灯、室内外照明和显示屏。

目前的LED芯片制作方法中外延薄膜仍存在大量缺陷，LED外延薄膜中的缺陷不仅会使量子效率下降，使光输出功率减小，还会影响器件的可靠性，限制了LED芯片在显示屏等高端领域的应用。

因此，提供一种LED芯片制作方法，提升LED外延材料晶体质量，是本技术领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明公开了一种基于碳硅氧共掺杂氮化铝的LED芯片制作方法，通过采用新方法制作碳硅氧共掺杂氮化铝薄膜层来提升LED外延材料的晶体质量，从而使LED的发光效率和抗静电能力得到提升。

本发明的基于碳硅氧共掺杂氮化铝的LED芯片制作方法，依次包括：

将蓝宝石衬底放入磁控溅射反应腔中，在所述蓝宝石衬底上溅射160-180nm厚的AlN薄膜；

将溅射有所述AlN薄膜的蓝宝石衬底从磁控溅射反应腔中取出，放入快速退火炉反应腔，退火温度控制为600-620℃，向反应腔通入N₂和CO₂对AlN薄膜进行C、O掺杂处理，退火反应时间为220～260s，退火过程中控制反应腔的CO₂流量由30mL/min渐变减少至15mL/min，且控制CO₂流量的关系式满足：Q＝－0.06t+30，其中，Q表示氧气流量，t表示反应时间；

将经过所述C、O掺杂处理的蓝宝石衬底从快速退火炉反应腔中取出，放入MOCVD反应腔，控制反应腔压力为150-300mbar，通入N₂与SiH₄对AlN薄膜进行Si掺杂处理，反应过程中控制温度由1100℃渐变增加至1200℃，其中，Si掺杂浓度为4×10¹⁸-5×10¹⁸atoms/cm³；

依次进行生长掺杂Si的n型GaN层、有源层MQW、P型AlGaN层和P型GaN层；

在温度为700-800℃，通入100-150L/min的N₂的条件下，保温20-30min，随炉冷却。

进一步地，在温度为1000-1100℃，反应腔压力为150-300mbar，通入50-90L/min的H₂、40-60L/min的NH₃、200-300sccm的TMGa、20-50sccm的SiH₄的条件下，生长2-4μm厚的掺杂Si的n型GaN层，Si掺杂浓度为5×10¹⁸-1×10¹⁹atoms/cm³。

进一步地，在温度为900-1100℃，反应腔压力为100-200mbar，通入50-100L/min的H₂的条件下，处理蓝宝石衬底5-10min。