BN溅射模板、正装LED元器件的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种制造BN模板的方法，包括底层和生长在底层上的模板层，模板使用溅射系统在底层上生长，与底层一起作为功能层，可以用于制备各种光电子或者微电子功能材料。

【技术实现步骤摘要】
BN溅射模板、正装LED元器件的制造方法
本专利技术涉及用于制造各种包含异质结构的半导体光电子器件和微电子器件以及模板衬底用的BN(氮化硼)模板。特别地，本专利技术涉及与异质外延和半导体光电子器件、微电子器件相关的模板激射材料。
技术介绍
半导体光电子和微电子器件具有非常广泛的应用，尤其是宽禁带半导体比如SiC、GaN、AlN以及金刚石等，未来在功率器件、微波器件以及紫外器件方面有巨大的市场前景和潜在的升级换代能力。但是宽禁带材料的一个缺点就是实现掺杂改变导电性，从而成为有用半导体材料的技术难度很大。比如在AlGaN体系中，为了实现n型和p型掺杂，人们进行了几十年的研发，最终性能仍然还没有达到很好的状态，如高Al组分AlGaN的n型掺杂很难达到很高的激活率和载流子浓度，p型就更加难以实现，以至于人们需要使用相对较容易实现p型的GaN材料用于替代p型AlGaN。但是p型GaN受限于带隙，对短于365nm的发光有强烈吸收，因此极大限制了短波长LED和LD等的发展。最近有人提出使用BN作为p型AlGaN的替代材料，以期实现透明又导电的p型发光器件应用。但是他们使用的方法如MBE(分子束外延)并不很适合于规模量产，对于未来需要低成本的发光器件如LED或者LD等都形成很大制约。
技术实现思路
本专利正是基于现有技术的上述需求而提出的，本专利要解决的技术问题是提供一种BN模板极其生产方法，以为了降低BN半导体模板的生产成本，并有利于批量生产。为了解决该技术问题，本专利提供的技术方案包括：一种制造BN模板的方法，其特征在于：所述方法包括，步骤001：制备好基底材料并保证清洁；所述基底层，用于支撑和生长溅射BN；所述基底层，是蓝宝石衬底、Si衬底、石英衬底、SiC衬底；或者用于光电子、微电子等的功能结构材料，如LED、LD、HEMT、FET等。步骤002：使用溅射系统在基底上生长一层BN薄膜，得到外延片；其中所述溅射系统，是磁控溅射或反应离子溅射，在溅射系统中溅射生长BN薄膜时，通过控制所述溅射系统的B、N的比例，实现富B生长，富N生长或者恰好化学配比生长；步骤003：取出外延片，将带有BN的基底材料用于进一步的加工；所述进一步的加工包括，进行表面氧化、选择性钝化、腐蚀等处理方法，中的一种或多种。一种正装LED元器件的制造方法，其特征在于，所述方法包括：步骤001：利用MOCVD外延材料手段制备好除p型层以外的深紫外LED结构材料，所述深紫外LED结构材料包括衬底、缓冲层、n型层和多量子阱有源层，保证清洁和未被氧化；步骤002：将准备好的所述结构材料放到溅射系统中，生长一层合适厚度的BN薄膜，得到外延片；其中所述溅射系统，是磁控溅射或反应离子溅射，在溅射系统中溅射生长BN薄膜时，通过控制所述溅射系统的B、N的比例，实现富B生长，富N生长或者恰好化学配比生长；步骤003：取出外延片，进行LED器件的加工，制作正装深紫外LED元器件。本专利通过以上方法首先解决材料难题，BN模板的技术路径制作半导体材料，同时通过采用溅射的方法来在基底上形成BN层，通过这种方法能够采用成熟设备，使用简单工艺，大规模制造正装的深紫外LED元器件。对于本领域普通技术人员来说，参照下面的附图和详细描述，本专利技术的其他器件、装置、系统、方法、特征和优点将更明显。将所有这样的附加系统、方法、特征和优点包括在本文及本专利技术范围内，并通过附后的权利要求加以保护。附图说明图1为本专利技术中提出的BN溅射模板结构示意图，其中部件1为基底，部件2为溅射BN层。图2为利用本专利技术的BN溅射模板，用作深紫外发光二极管(deep-UV-LED)的p型透明层，可以用于实现正面出光的紫外LED器件。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步说明。如图1所示为本专利技术中提出的BN溅射模板结构示意图，其中部件1为基底，部件2为溅射BN层。实施例1本专利技术中所述BN溅射模板的工艺步骤如下：步骤001：制备好基底材料并保证清洁；所述基底层，用于支撑和生长溅射BN；所述基底层，可以是蓝宝石衬底、Si衬底、石英衬底、SiC衬底等；或者用于光电子、微电子等的功能结构材料，如LED、LD、HEMT、FET等。步骤002：使用磁控溅射系统在基底上生长一层BN薄膜；其中所述溅射系统，可以是磁控溅射、反应离子溅射等各种溅射手段。所述的溅射方法，主要是为了能够实现工业级设备和工业级生产，便于实现批量制备给BN模板。同时，预料不到的，在进行BN的生长中，可以有富B生长，富N生长或者恰好化学配比生长，合理调配各个组分的比例。从而实现对于不同产品特性需要的情况下灵活控制。步骤003：取出外延片，将带有BN的基底材料用于进一步的加工。所述进一步的加工包括，可以进行后续的表面处理包括表面氧化、选择性钝化、腐蚀等处理方法，这些处理可执行一种或多种。通过上述方法生产的BN溅射模板，厚度可以从1nm到10um，视应用的需求而定，本质上厚度没有限制。可用于制作宽禁带半导体材料的n型、p型或者本征层。特别是可以作为宽禁带半导体LED或者LD的p型层，可以解决宽禁带半导体p型难以实现的难题。所述的模板，特别是作为氮化物紫外LED，紫外LD，PIN探测器中p型AlGaN的替代。实施例2在实施例1的基础上，利用本专利技术的BN溅射模板，制作采用BN溅射模板的完整结构深紫外发光二极管(deep-UV-LED)外延片，由于BN材料的特性可以实现正装结构的深紫外LED芯片，这不同于传统的ALN等其他材料，由于其发光特性，只能制作成倒装的深紫外LED芯片。但是BN材料的又具有难以生产的特点，这成为在实际大批量制造的过程中的技术难题。为了适合于大规模制备深紫外光电器件的制造，本实施例采用如下方法。步骤001：利用MOCVD等外延材料手段制备好除p型层以外的深紫外LED结构，包括衬底11、缓冲层12，n型层13，多量子阱有源层14，保证清洁和未被氧化；步骤002：将准备好的结构材料放到磁控溅射系统中，生长一层合适厚度的BN薄膜。在本实施例中发现，通过磁控溅射的方法，不仅能够制造BN材料的薄膜，而且能够较好地保证BN薄膜的品质。这说明BN薄膜适于采用磁控溅射的方法进行制造，这不同于现有技术中认为的仅仅只能通过MBE(分子束外延)或者是类似的方法来制造BN薄膜，通过磁控溅射的方式不仅能够大批量生产高质量的BN薄膜，而且能够控制其中的B、N的含量，实现有富B生长，富N生长或者恰好化学配比生长，合理调配各个组分的比例。从而实现对于不同产品特性需要的情况下灵活控制。步骤003：取出外延片，进行LED器件的加工，由于BN具有很宽的带隙(6.4eV)，可以投射200nm以上的紫外光，因此可以制备正面出光的深紫外LED，而不像使用p型GaN的深紫外LED，由于GaN的吸收只能通过背面出光，工艺复杂，良率降低。可以理解，可以对本专利技术的各个方面或细节进行变化，而不背离本专利技术的范围。另外，以上描述仅出于示意目的，而非限制目的，本专利技术通过权利要求所限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造BN模板的方法，其特征在于：所述方法包括，步骤001：制备好基底材料并保证清洁；所述基底层，用于支撑和生长溅射BN；所述基底层，是蓝宝石衬底、Si衬底、石英衬底、SiC衬底；或者用于光电子、微电子等的功能结构材料，如LED、LD、HEMT、FET等。步骤002：使用溅射系统在基底上生长一层BN薄膜，得到外延片；其中所述溅射系统，是磁控溅射或反应离子溅射，在溅射系统中溅射生长BN薄膜时，通过控制所述溅射系统的B、N的比例，实现富B生长，富N生长或者恰好化学配比生长；步骤003：取出外延片，将带有BN的基底材料用于进一步的加工；所述进一步的加工包括，进行表面氧化、选择性钝化、腐蚀等处理方法，中的一种或多种。

【技术特征摘要】
2017.09.29 CN 20171090998871.一种制造BN模板的方法，其特征在于：所述方法包括，步骤001：制备好基底材料并保证清洁；所述基底层，用于支撑和生长溅射BN；所述基底层，是蓝宝石衬底、Si衬底、石英衬底、SiC衬底；或者用于光电子、微电子等的功能结构材料，如LED、LD、HEMT、FET等。步骤002：使用溅射系统在基底上生长一层BN薄膜，得到外延片；其中所述溅射系统，是磁控溅射或反应离子溅射，在溅射系统中溅射生长BN薄膜时，通过控制所述溅射系统的B、N的比例，实现富B生长，富N生长或者恰好化学配比生长；步骤003：取出外延片，将带有BN的基底材料用于进...

【专利技术属性】
技术研发人员：段瑞飞，王晓东，陈皓，曾一平，
申请(专利权)人：北京中科优唯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11