本發(fā)明涉及光電子制造，尤其涉及一種氮化鋁發(fā)光二極管的制備方法。

背景技術(shù)：

1、氮化鋁(aln)，作為一種具有優(yōu)異熱導(dǎo)率、高硬度及良好化學(xué)穩(wěn)定性的先進(jìn)陶瓷材料，長久以來在微電子封裝、熱管理以及深紫外光電器件等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。

2、氮化鋁發(fā)光二極管的出現(xiàn)，標(biāo)志著光電子技術(shù)領(lǐng)域的一次重要飛躍。傳統(tǒng)的led材料如硅(si)、氮化鎵(gan)等在特定波長范圍內(nèi)發(fā)光效率卓越，但在追求更短波長(如深紫外區(qū)域)的光源時(shí)，這些材料面臨著效率下降、成本上升等挑戰(zhàn)。而氮化鋁，憑借其獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)和電子特性，在理論上能夠?qū)崿F(xiàn)高效、穩(wěn)定的深紫外光發(fā)射，為殺菌消毒、水凈化、醫(yī)療檢測、非接觸式傳感等領(lǐng)域提供了前所未有的解決方案。

3、中國專利申請?zhí)?02310609857.2公開了一種發(fā)光二極管制備方法及二極管，制備方法包括：提供一襯底；在襯底上依次沉積緩沖層、非摻雜gan層、n型gan層、多量子阱層、電子阻擋層、p型缺陷阻擋層和p型gan層；其中，p型缺陷阻擋層包括依次沉積在電子阻擋層上的mg摻aln層、第一gan愈合層、第二gan愈合層、mg摻algan層；在第一gan愈合層沉積后，對第一gan愈合層表面進(jìn)行預(yù)處理。該發(fā)明通過在電子阻擋層與p型gan層之間插入了一層p型缺陷阻擋層，減少了漏電通道，減少電流集聚效應(yīng)，提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率。但該發(fā)光二極管不具備含空洞的第二aln層，形成的沉積緩沖層不具備高質(zhì)量、低位錯(cuò)密度的的特點(diǎn)，從而制備獲得的發(fā)光二極管性能相對較差。

4、中國專利申請?zhí)?02410748380.0公開了一種發(fā)光二極管單晶生長制備方法，依次包含：在襯底上單晶生長aln層、algan過渡層、非摻雜gan層、n型gan層、單晶生長量子阱調(diào)和層、第一量子阱層、第二量子阱層、第三量子阱層、第四量子阱層、第一p型gan層、algan電子阻擋層、第二p型gan層以及第三p型gan層，形成內(nèi)部具有原位空洞且發(fā)出四種不同峰值波長藍(lán)光的發(fā)光二極管，通過原位空洞在材料內(nèi)部產(chǎn)生自由空間表面，阻擋位錯(cuò)向上延伸，實(shí)現(xiàn)單晶生長材料晶體質(zhì)量的提升，從而提升發(fā)光二極管的發(fā)光效率和抗靜電能力。但該發(fā)光二極管單晶的襯底未經(jīng)過斜切處理，在此襯底上生長aln層仍會存在缺陷和雜質(zhì)，獲得的aln層位錯(cuò)密度相對較高，從而影響發(fā)光二極管性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、因此，針對上述的問題，本發(fā)明提供一種氮化鋁發(fā)光二極管的制備方法，解決現(xiàn)有技術(shù)制備的發(fā)光二極管性能相對較差，生產(chǎn)成本較高，不適宜大量生產(chǎn)的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

3、一種氮化鋁發(fā)光二極管的制備方法，包括以下步驟：

4、s1、生長第一aln層：調(diào)節(jié)溫度至1000-1050℃，v/iii1為1000，調(diào)節(jié)壓力為55-60mbar，生長速度為0.55-0.60μm/h，在經(jīng)過斜切處理的藍(lán)寶石襯底表面生長第一aln層；

5、s2、生長第二aln層：調(diào)節(jié)溫度至900-950℃，v/iii1為5000，調(diào)節(jié)壓力為100-105mbar，生長速度為0.30-0.35μm/h，在所述第一aln層表面繼續(xù)生長第二aln層；

6、s3、生長第三aln層：調(diào)節(jié)溫度至1100-1150℃，v/iii1為50，調(diào)節(jié)壓力為50-55mbar，生長速度為2.0-2.4μm/h，在所述所述第二aln層表面繼續(xù)生長第三aln層；

7、s4、生長超晶格過渡層：調(diào)節(jié)溫度至1000-1050℃，v/iii1為850，調(diào)節(jié)壓力為100-105mbar，生長速度為1-1.05μm/h，在所述第三aln層表面繼續(xù)生長超晶格過渡層；

8、s5、生長n-algan層：調(diào)節(jié)溫度至1000-1050℃，v/iii2為850，調(diào)節(jié)壓力為100-105mbar，生長速度為1-1.05μm/h，在所述超晶格過渡層表面繼續(xù)生長n-algan層；

9、s6、生長多量子阱發(fā)光層：在硅摻雜濃度為1.0-1.2×1019/cm-3的條件下，調(diào)節(jié)溫度至750-780℃，在所述n-algan層表面生長多量子阱發(fā)光層；

10、s7、生長p-algan層：保持生長環(huán)境不變，繼續(xù)生長p-algan層，所述p-algan層包括位于下層的p-algan層和位于上層的p-gan層，生長結(jié)束后，獲得外延片，將所述外延片在750℃、n2保護(hù)氛圍下保溫10min，獲得發(fā)光二極管芯片；

11、s8、制備電極：在所述發(fā)光二極管芯片表面涂布光刻膠，經(jīng)過烘干、曝光、顯影處理后再次烘干，然后采用電鍍工藝進(jìn)行電極金屬沉積，然后再經(jīng)腐蝕處理去除多余部分；

12、s9、封裝：在支架兩金屬電極點(diǎn)錫膏，然后在支架兩金屬電極中間的隔帶點(diǎn)復(fù)合填充劑，固晶經(jīng)步驟s8處理的所述發(fā)光二極管芯片，回流焊后，灌硅膠后固化，獲得所述氮化鋁發(fā)光二極管；

13、其中，所述v/iii1為：v族源摩爾流量與iii1族源摩爾流量之比；所述v族源為nh3，所述iii1族源為三甲基鋁；v/iii2為：v族源摩爾流量與iii2族源摩爾流量之比，所述iii2族源為三甲基鎵或三乙基鎵。

14、進(jìn)一步的，所述斜切處理為：斜切方向?yàn)閺腸面偏向a面或從c面偏向m面；斜切角度為從c面偏向a面0°、4°、6°或從c面偏向m面4°、6°。

15、進(jìn)一步的，所述復(fù)合填充劑包括以下重量份的原料：0.5-1份aln粉末、1-2份al2o3粉末、2-4份導(dǎo)熱膠，其中所述導(dǎo)熱膠為導(dǎo)熱膠dc340；所述錫膏為sn96.5ag3cu0.5；所述支架為環(huán)氧樹脂。

16、進(jìn)一步的，所述步驟s1至步驟s7均在金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積設(shè)備中進(jìn)行。

17、進(jìn)一步的，所述第一aln層的厚度為300-320nm，所述第二aln層的厚度為100-250nm，所述第三aln層的厚度為350-650nm，所述超晶格過渡層的厚度為500-520nm，所述n-algan層的厚度為2μm。

18、進(jìn)一步的，所述多量子阱發(fā)光層包括5-12個(gè)周期，每個(gè)周期包括位于下層的阱層和位于上層的壘層，所述阱層的厚度為2-3nm，所述壘層厚度為10nm。

19、進(jìn)一步的，所述固晶為：將所述發(fā)光二極管芯片放置在已點(diǎn)復(fù)合填充劑的支架上；所述回流焊為：回流焊熔化錫膏，固定所述發(fā)光二極管芯片；所述固化為在干燥箱中進(jìn)行，溫度為120-150℃，時(shí)間為2-4h。

20、通過采用前述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果為：

21、1、生長高質(zhì)量低位錯(cuò)密度的aln層是實(shí)現(xiàn)高性能發(fā)光二極管的前提和關(guān)鍵。將藍(lán)寶石襯底經(jīng)過斜切處理可以通過改變aln層生長過程中的應(yīng)力分布和缺陷的生成機(jī)制來減少缺陷的數(shù)量和類型，能夠獲得高質(zhì)量的aln層，斜切可以引導(dǎo)位錯(cuò)沿特定方向滑移或湮滅，從而降低aln層的位錯(cuò)密度；斜切還可以影響雜質(zhì)的擴(kuò)散和捕獲行為，有助于減少雜質(zhì)對晶體性能的不利影響；

22、2、采用優(yōu)良的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性的藍(lán)寶石襯底生長aln層，工藝成熟并且成本低，能夠批量生產(chǎn)；

23、3、采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積技術(shù)，在經(jīng)過斜切處理的上生長第一aln層，該層表面平整、無孔洞，此時(shí)位錯(cuò)密度較高，為后續(xù)的第二aln層的生長提供基礎(chǔ)；然后調(diào)節(jié)溫度至900-950℃、v/iii1為5000，al原子在較低溫度和較高v/iii1的生長條件下表面遷移能力較低，外延生長過程中表面的質(zhì)量運(yùn)輸被抑制，形成原位空洞層，即第二aln層，該層表面粗糙且出現(xiàn)高密度的孔洞；然后第二aln層表面的孔洞達(dá)形成并達(dá)到一定直徑和密度后，調(diào)節(jié)溫度至1100-1150℃，v/iii1為50，即高溫、低v/iii1的生長條件生長第三aln層，該層表面平整度逐漸提高，將孔洞掩埋在材料內(nèi)部，從而在第一和第三aln層之間形成含空洞的第二aln層，利用空洞為aln在張應(yīng)力作用的下應(yīng)變提供空間，從而弛豫了部分張應(yīng)力，抑制了外延層裂紋的產(chǎn)生，最終在藍(lán)寶石襯底上生長出無裂、高晶格弛豫度的外延片；

24、4、在第三aln層與n-algan層之間，引入超晶格過渡層，實(shí)現(xiàn)第三aln層到n-algan層晶格常數(shù)和壓應(yīng)力的緩變，從而抑制了晶格和應(yīng)力突變導(dǎo)致的失配位錯(cuò)產(chǎn)生及表面三維生長，大幅改善了樣品表面平整度，同時(shí)也抑制了面內(nèi)相分離現(xiàn)象，避免第三aln和n-algan層晶格失配，降低位錯(cuò)密度；

25、5、將發(fā)光二極管芯片通過錫膏固晶在環(huán)氧樹脂支架上，在支架兩金屬電極中間的隔帶點(diǎn)復(fù)合填充劑，能夠減少熱沖擊對發(fā)光二極管p-gan層的影響，降低鍵合層熱阻，增強(qiáng)封裝芯片的散熱，提高發(fā)光二極管芯片的粘附力，減少在回流焊過程中錫膏的流動性，避免發(fā)光二極管芯片移位。