本发明专利技术公开了一种用于改善深紫外LED空穴激活效率的外延生长方法，包括如下步骤：S1，制备深紫外LED外延片；S2，在氮气氛围下，对深紫外LED外延片进行若干周期的原位退火；S2步骤的单一原位退火周期中，腔体压力或者氮气流量中任一工艺参数呈先降低后升高趋势变化。本发明专利技术通过设置周期退火阶段，调整氮气流量或腔体压力，不仅提高了Mg的激活效率，还能够促使H解离后的副产物及时排出反应腔，有效防止Mg和H的二次成键，使深紫外LED器件的发光效率得到提升。提升。提升。
【技术实现步骤摘要】
一种用于改善深紫外LED空穴激活效率的外延生长方法
[0001]本专利技术涉及半导体光电领域，特别是一种用于改善深紫外LED空穴激活效率的外延生长方法。
技术介绍
[0002]目前，Ⅲ族氮化物作为宽禁带半导体材料中的杰出代表，已经实现了高效的蓝绿光发光二极管(即LED)、激光器等固态光源器件，其在平板显示、白光照明等应用方面取得了巨大成功。近十年来，人们期望将这种高效的发光材料应用于紫外波段，以满足日益增长的紫外光源需求。
[0003]对于氮化物LED来说，无论是蓝绿LED还是紫外LED，均是使用Mg作为P型掺杂剂，而在外延生产过程中，Mg会和生长中使用到的氨气或者氢气分解出的H形成络合物，所以Mg掺杂需要激活才能形成载流子。常用的激活手段是在完成LED外延结构生长后，将氮气通入到反应腔内，使腔体形成氮气氛围，在氮气氛围下退火，即可使Mg
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H键断裂，形成空穴。对于深紫外LED来说，由于Al组分升高，AlGaN中Mg的激活能也会随之升高，激活效率也会下降，并且在Mg
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H键断裂，离解后的Mg和H还存在二次成键的可能。即在高Al组分含量下，采用传统的氮气退火手段难以实现对Mg掺杂的充分激活，从而抑制了载流子注入效率，最终导致LED器件的发光效率难以提升。故需要提供一种新的深紫外LED制备方案用于解决上述问题。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于，提供一种用于改善深紫外LED空穴激活效率的外延生长方法及其制备方法，用于解决现有技术中高Al组分AlGaN材料中p型掺杂效率低，从而使器件的发光效率较低的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于改善深紫外LED空穴激活效率的外延生长方法，包括如下步骤：S1，制备深紫外LED外延片；S2，在氮气氛围下，对深紫外LED外延片进行若干周期的原位退火；S2步骤的单一原位退火周期中，腔体压力或者氮气流量中任一工艺参数呈先降低后升高趋势变化。
[0006]其中，S2步骤包括依次连续执行的四个阶段：第一恒定退火阶段，下降阶段，第二恒定退火阶段和上升阶段；且满足，第一恒定退火阶段的腔体压力大于第二恒定退火阶段的腔体压力，或者第一恒定退火阶段的氮气流量大于第二恒定退火阶段的氮气流量。
[0007]优选的，S2步骤中，退火温度为800～950℃，退火时间为1～40000s。
[0008]优选的，S2步骤中，原位退火的执行周期为1～10。
[0009]其中一实施方式下，S2步骤的单一原位退火周期中，氮气流量恒定不变，且腔体压力呈先降低后升高趋势变化；第一恒定退火阶段的腔体压力大于第二恒定退火阶段的腔体压力，下降阶段的腔体压力由第一恒定退火阶段的腔体压力线性递减至第二恒定退火阶段的腔体压力，上升阶段的腔体压力由第二恒定退火阶段的腔体压力线性递增至第一恒定退火阶段的腔体压力。
[0010]进一步地，第一恒定退火阶段、下降阶段、第二恒定退火阶段和上升阶段的时间占比为1:1:1:1；第一恒定退火阶段的腔体压力恒定为200～500mbar，第二恒定退火阶段的腔体压力恒定为50～190mbar。
[0011]其一实施方式中，S2步骤的单一原位退火周期中，腔体压力恒定不变，且氮气流量呈先降低后升高趋势变化；第一恒定退火阶段的氮气流量大于第二恒定退火阶段的氮气流量，下降阶段的氮气流量由第一恒定退火阶段的氮气流量线性递减至第二恒定退火阶段的氮气流量，上升阶段的氮气流量由第二恒定退火阶段的氮气流量线性递增至第一恒定退火阶段的氮气流量。
[0012]进一步地，第一恒定退火阶段、下降阶段、第二恒定退火阶段和上升阶段的时间占比为4:1:2:1；第一恒定退火阶段的氮气流量恒定为50～70slm，第二恒定退火阶段的氮气流量恒定为30～45slm。
[0013]其一实施方式中，S2步骤的单一原位退火周期中，腔体压力与氮气流量呈先降低后升高趋势同步变化；第一恒定退火阶段的腔体压力大于第二恒定退火阶段的腔体压力，且第一恒定退火阶段的氮气流量大于第二恒定退火阶段的氮气流量；下降阶段的腔体压力由第一恒定退火阶段的腔体压力线性递减至第二恒定退火阶段的腔体压力，同时，下降阶段的氮气流量由第一恒定退火阶段的氮气流量线性递减至第二恒定退火阶段的氮气流量；上升阶段的腔体压力由第二恒定退火阶段的腔体压力线性递增至第一恒定退火阶段的腔体压力，同时，上升阶段的氮气流量由第二恒定退火阶段的氮气流量线性递增至第一恒定退火阶段的氮气流量。
[0014]进一步地，第一恒定退火阶段、下降阶段、第二恒定退火阶段和上升阶段的时间占比为2:1:2:1；第一恒定退火阶段的腔体压力恒定为200～500mbar，氮气流量恒定为50～70slm；第二恒定退火阶段的腔体压力恒定为50～190mbar，氮气流量恒定为30～45slm。
[0015]本专利技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本专利技术提供了一种用于改善深紫外LED空穴激活效率的外延生长方法，通过设置周期退火阶段，调整氮气流量或腔体压力，不仅提高了Mg的激活效率，还能够促使H解离后的副产物及时排出反应腔，有效防止Mg和H的二次成键，使深紫外LED器件的发光效率得到提升。
附图说明
[0016]图1是本专利技术中用于改善深紫外LED空穴激活效率的外延生长方法一实施方式的工艺流程图；
[0017]图2是本专利技术实施例1中单一原位退火周期的工艺参数变化曲线图；
[0018]图3是本专利技术实施例2中单一原位退火周期的工艺参数变化曲线图；
[0019]图4是本专利技术实施例3中单一原位退火周期的工艺参数变化曲线图。
具体实施方式
[0020]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。
[0021]请参阅图1，图1是本专利技术中用于改善深紫外LED空穴激活效率的外延生长方法一实施方式的工艺流程图。本专利技术中用于改善深紫外LED空穴激活效率的外延生长方法，包括如下步骤：
[0022]S1，制备深紫外LED外延片。本步骤中，在蓝宝石衬底上依次生长Al本征层、n型AlGaN电子注入层、电流扩展层、多量子阱有源层、电子阻挡层以及p型AlGaN空穴注入层，制得深紫外LED外延片；可采用常规MOCVD等工艺进行外延片的制备，具体步骤如下：
[0023]S11，在400℃～800℃下生长AlN低温缓冲层，其厚度为10nm～50nm。
[0024]S12，升温至1200℃～1400℃，生长AlN本征层，其厚度为500nm～4000nm。
[0025]S13，降温至800℃～1200℃，生长n型AlGaN电子注入层，其Al组分为20％～90％，厚度为500nm～4000nm。
[0026]S14，降温至700℃～1100℃，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于改善深紫外LED空穴激活效率的外延生长方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，制备深紫外LED外延片；S2，在氮气氛围下，对深紫外LED外延片进行若干周期的原位退火；所述S2步骤的单一原位退火周期中，腔体压力或者氮气流量中任一工艺参数呈先降低后升高趋势变化。2.根据权利要求1中所述的用于改善深紫外LED空穴激活效率的外延生长方法，其特征在于，所述S2步骤包括依次连续执行的四个阶段：第一恒定退火阶段，下降阶段，第二恒定退火阶段和上升阶段；且满足，所述第一恒定退火阶段的腔体压力大于所述第二恒定退火阶段的腔体压力，或者所述第一恒定退火阶段的氮气流量大于所述第二恒定退火阶段的氮气流量。3.根据权利要求1中所述的用于改善深紫外LED空穴激活效率的外延生长方法，其特征在于，所述S2步骤中，退火温度为800～950℃，退火时间为1～40000s。4.根据权利要求1中所述的用于改善深紫外LED空穴激活效率的外延生长方法，其特征在于，所述S2步骤中，原位退火的执行周期为1～10。5.根据权利要求2中所述的用于改善深紫外LED空穴激活效率的外延生长方法，其特征在于，所述S2步骤的单一原位退火周期中，氮气流量恒定不变，且腔体压力呈先降低后升高趋势变化；所述第一恒定退火阶段的腔体压力大于所述第二恒定退火阶段的腔体压力，所述下降阶段的腔体压力由所述第一恒定退火阶段的腔体压力线性递减至所述第二恒定退火阶段的腔体压力，所述上升阶段的腔体压力由所述第二恒定退火阶段的腔体压力线性递增至所述第一恒定退火阶段的腔体压力。6.根据权利要求5中所述的用于改善深紫外LED空穴激活效率的外延生长方法，其特征在于，所述第一恒定退火阶段、下降阶段、第二恒定退火阶段和上升阶段的时间占比为1:1:1:1；所述第一恒定退火阶段的腔体压力恒定为200～500mbar，所述第二恒定退火阶段的腔体压力恒定为50～190mbar。7.根据权利要求2中所述的用于改善深紫外LED空穴激活效率的外延生长方法，其特征在于，所述S...
【专利技术属性】
技术研发人员：张骏，张毅，岳金顺，陈云，陈景文，
申请(专利权)人：苏州紫灿科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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