氮化铝单晶衬底的表面处理方法及紫外发光二极管的制备方法技术

本申请提供一种氮化铝单晶衬底的表面处理方法及紫外发光二极管的制备方法，属于半导体发光器件技术领域。氮化铝单晶衬底的表面处理方法包括：在氮化铝单晶衬底的表面形成铝层；然后进行退火处理去除铝层，使得氮化铝单晶衬底的表面在去除铝层后获得铝极性面。紫外发光二极管的制备方法包括：采用如上述的表面处理方法对氮化铝单晶衬底进行表面处理；然后在铝极性面外延生长二极管外延结构，能有效改善紫外发光二极管的功率衰减问题。善紫外发光二极管的功率衰减问题。善紫外发光二极管的功率衰减问题。

【技术实现步骤摘要】
氮化铝单晶衬底的表面处理方法及紫外发光二极管的制备方法


[0001]本申请涉及半导体发光器件
，具体而言，涉及一种氮化铝单晶衬底的表面处理方法及紫外发光二极管的制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，高性能AlGaN基深紫外LED因其在高效杀菌中的应用而备受关注。对于AlGaN基深紫外LED等紫外发光二极管而言，除了其自身的杀菌功率指标外，发光器件的可靠性问题也始终是其评价体系中不可或缺的一项。
[0003]目前，发光器件的功率衰减问题是影响发光器件的可靠性的主要问题之一，其是制约发光器件进一步大规模应用的最重要瓶颈问题之一。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种氮化铝单晶衬底的表面处理方法及紫外发光二极管的制备方法，能有效改善紫外发光二极管的功率衰减问题。
[0005]本申请的实施例是这样实现的：
[0006]第一方面，本申请实施例提供一种氮化铝单晶衬底的表面处理方法，包括：在氮化铝单晶衬底的表面形成铝层；然后进行退火处理去除铝层，使得氮化铝单晶衬底的表面在去除铝层后获得铝极性面。
[0007]第二方面，本申请实施例提供一种紫外发光二极管的制备方法，包括：采用如第一方面实施例提供的表面处理方法对氮化铝单晶衬底进行表面处理；然后在铝极性面外延生长二极管外延结构。
[0008]本申请实施例提供的氮化铝单晶衬底的表面处理方法及紫外发光二极管的制备方法，有益效果包括：
[0009]本申请中，通过表面处理在氮化铝单晶衬底的表面获得均匀性好的铝极性面，能够降低氮化铝单晶衬底的表面缺陷，在外延生长二极管外延结构时还能够抑制界面处缺陷的产生，因此能够有效改善紫外发光二极管的功率衰减问题，从而得到低衰减的紫外发光二极管。
附图说明
[0010]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0011]图1为本申请实施例中表面处理前的氮化铝单晶衬底的结构示意图；
[0012]图2为本申请实施例中表面处理过程中的氮化铝单晶衬底的结构示意图；
[0013]图3为本申请实施例中表面处理后的氮化铝单晶衬底的结构示意图；
[0014]图4为本申请实施例提供的紫外发光二极管的结构示意图。
[0015]图标：100
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氮化铝单晶衬底；200
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铝层；300
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铝极性面；400
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二极管外延结构。
具体实施方式
[0016]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0017]需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有说明，“数值a～数值b”的范围包括两端值“a”和“b”，“数值a～数值b+计量单位”中的“计量单位”代表“数值a”和“数值b”二者的“计量单位”。
[0018]下面对本申请实施例的氮化铝单晶衬底100的表面处理方法及紫外发光二极管的制备方法进行具体说明。
[0019]专利技术人研究发现，在目前的紫外发光二极管的制备工艺中，器件外延生长过程中所出现的多种缺陷是导致器件功率衰减的主要原因。其中，无论是位错型缺陷还是点缺陷，主要产生的场所在于器件外延时与单晶衬底的界面处，而且该缺陷在后续的外延过程中会不断长大与繁衍，进而导致器件功率衰减。
[0020]基于此，专利技术人还进一步研究发现，从器件外延生长的界面处入手，通过抑制界面处缺陷形核的形成，能有效改善外延生长后形成的缺陷，从而有效改善紫外发光二极管的功率衰减问题。
[0021]请参阅图1～图3，第一方面，本申请实施例提供一种氮化铝单晶衬底100的表面处理方法，包括：
[0022](1)在氮化铝单晶衬底100的表面形成铝层200，如图2所示。
[0023](2)然后进行退火处理去除铝层200，使得氮化铝单晶衬底100的表面在去除铝层200后获得铝极性面300，如图3所示。
[0024]本申请中，在氮化铝单晶衬底100的表面形成铝层200后，通过退火处理去除铝层200，使得铝层200和氮化铝单晶衬底100的界面处能够发生Al和裸露的N悬挂键的成键反应，因此能够较好地对氮化铝单晶衬底100的表面产生铝化作用，从而获得均匀性好的铝极性面300，进而能够降低氮化铝单晶衬底100的表面缺陷。在该均匀性好的铝极性面300进行器件外延生长时，还能够抑制界面处缺陷的产生；特别是，铝极性面300的形成使得器件外延生长时能够使用相对较低的生长温度，能够更好地抑制界面处缺陷的产生。因此，采用本申请提供的面处理方法对氮化铝单晶衬底100进行表面处理，能够有效改善紫外发光二极管的功率衰减问题，从而得到低衰减的紫外发光二极管。
[0025]在本申请示例性的实施例中，氮化铝单晶衬底100的衬底材质和尺寸可以按照本领域公知的标准进行选择。其中，衬底可以为同质衬底，其材质为单晶氮化铝，其种类包括Al面、N面、其他半极性面以及极性面的衬底；衬底也可以为异质衬底，其种类包括单抛碳化硅衬底、双抛碳化硅衬底、氮化镓衬底以及蓝宝石衬底。
[0026]需要说明的是，在本申请中，关于(1)和(2)各个步骤，在其之前或者之后还可以根
据需要进行其他操作。例如，在(1)步骤之前，对氮化铝单晶衬底100进行化学清理使得表面洁净。
[0027]作为示例，化学清洗操作包括：依次采用丙酮溶液、乙醇溶液和去离子水超声清洗氮化铝单晶衬底100，去除其表面和背面的有机沾污及无机沾污。
[0028]关于(1)步骤：
[0029]在本申请中，在氮化铝单晶衬底100的表面形成铝层200的方式不限，例如采用沉积法和溅射法中的一种或多种。
[0030]作为一种示例，在氮化铝单晶衬底100的表面形成铝层200的步骤中，采用物理气相沉积方法形成铝层200。采用物理气相沉积方法形成铝层200，其可控性好，且于后续的退火处理匹配性好，能够较好地对氮化铝单晶衬底100的表面进行铝化而获得均匀性好的铝极性面300。
[0031]其中，物理气相沉积方法形成铝层200的方式不限，例如但不限于为磁控溅射沉积、原子层沉积、脉冲激光沉积、分子束外延等方式。
[0032]在本申请中，研究发现，将铝层200的厚度控制在大于等于一特定标准，有利于较好地实现铝化；将铝层200的厚度控制在小于等于另一特定标准，在保证表面处理工艺的作业效率的同时，有利于器件外延等后续工艺的调控。
[0033]基于上述考虑，作为示例，铝层200为铝薄膜的形式，厚度为1～10nm，例如但不限于为1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮化铝单晶衬底的表面处理方法，其特征在于，包括：在氮化铝单晶衬底的表面形成铝层；然后进行退火处理去除所述铝层，使得所述氮化铝单晶衬底的表面在去除所述铝层后获得铝极性面。2.根据权利要求1所述的表面处理方法，其特征在于，所述铝层的厚度为1～10nm。3.根据权利要求1或2所述的表面处理方法，其特征在于，所述在氮化铝单晶衬底的表面形成铝层的步骤中，采用物理气相沉积方法形成所述铝层。4.根据权利要求1所述的表面处理方法，其特征在于，所述退火处理过程中，满足以下条件(a)和(b)中的一个：(a)处于真空环境，所述真空环境的压强＜1
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105Pa；(b)处于惰性气氛环境，所述惰性气氛环境的环境气体为惰性气体。5.根据权利要求4所述的表面处理方法，其特征在于，所述退火处理过程中，处于所述真空环境，温度为1000～1800℃，时间为1～5h。6.根据权利要求1、2、4或5所述的表面处理方法，其特征在于，所述退火处理过程中，满足以下条件(c)和(d)中的至少一个：(c)将形成有所述铝层的所述氮化铝单晶衬底置于样品托中，所述样品托的材质为碳化硅或石墨；(d)将形成有所述铝层的所述氮化铝单晶衬底的表面暴露于退火环境中。7.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新强，袁冶，刘上锋，李泰，康俊杰，罗巍，万文婷，
申请(专利权)人：松山湖材料实验室，
类型：发明
国别省市：