CN107946418B - 一种紫外光发光二极管用衬底及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种紫外光发光二极管用衬底，是以下列步骤制造：提供一蓝宝石衬底；于该蓝宝石衬底的表面设置一AlNxOy膜，其中，x为介于0.7至1之间的数，y为介于0.02～0.3之间的数，该AlNxOy膜的厚度介于15nm至2000nm之间；将设置有该AlNxOy膜的蓝宝石衬底置于一气氛中进行退火处理，其中退火的温度介于1500℃至1900℃之间；于退火后的AlNxOy膜上设置一外延层，该外延层中的氧原子含量小于等于10％原子百分比(atom％)，该外延层是由氮化铝(AlN)及氮化镓铝(AlGaN)群组中所选出，且该外延层的厚度介于20至5000nm之间。从而，提供一种低缺陷密度的紫外光发光二极管用衬底，以达到良好的发光效率。
Description
技术领域
本发明与紫外光发光二极管有关；特别是指一种紫外光发光二极管用衬底及其制作方法。
背景技术
目前蓝光LED照明已逐渐进入红海市场，其销售价格与毛利日趋微薄，甚至有部分的制造厂商已出现了负毛利的情况，因此，各厂商、企业纷纷积极寻找其他可开拓的高毛利蓝海市场，其中，UV LED的市场正处于成长期，俨然是值得开发的蓝海市场。
一般业界常见的UV LED衬底有两种，一种是使用块材氮化铝衬底，另一种是氮化铝于蓝宝石或碳化硅上外延的(AlN templates)。其中，块材氮化铝衬底的晶体缺陷密度较AlN templates低，且晶体缺陷密度的越低，其发光效率越高，因此，氮化铝衬底相较于AlNtemplates而言，发光效率较高且寿命长，但受限于AlN晶体成长技术难度高，衬底产能低且价格高，不易推广。因此，许多研究都在设法改善AlN templates的晶体缺陷密度，以提高UVLED效能。
因此，目前市面上所见的技术对于AlN晶体缺陷密度的降低有限，而有亟欲改进的地方。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种紫外光发光二极管用衬底及其制作方法，可有效降低外延层的缺陷密度，提升发光效率。
为达成上述目的，本发明提供的一种紫外光发光二极管用衬底，其包括有一蓝宝石衬底，具有一表面；一AlNxOy膜，设置于该蓝宝石衬底的该表面上，其中，x为介于0.7至1之间的数，y为介于0.02～0.3之间的数，该AlNxOy膜的厚度介于15nm至2000nm之间；以及一外延层，设置于该AlNxOy膜上，该外延层中的氧原子含量小于等于10％原子百分比(atom％)，该外延层是由氮化铝(AlN)及氮化镓铝(AlGaN)群组中所选出，且该外延层的厚度介于20至5000nm之间。
为了达成上述目的，本发明另提供一种紫外光发光二极管用衬底的制造方法，包括有以下步骤：A、提供一蓝宝石衬底，该蓝宝石衬底具有一表面；B、于该蓝宝石衬底的该表面设置一AlNxOy膜，其中，x为介于0.7至1之间的数，y为介于0.02～0.3之间的数，该AlNxOy膜的厚度是介于15nm至2000nm之间；C、将设置有该AlNxOy膜的蓝宝石衬底置于一气氛中进行退火处理，其中退火的温度介于1500℃至1900℃之间；以及D、于退火后的AlNxOy膜上设置一外延层，该外延层中的氧原子含量小于等于10％原子百分比(atom％)，该外延层是由氮化铝(AlN)及氮化镓铝(AlGaN)群组中所选出，且该外延层的厚度介于20至5000nm之间。
本发明的效果在于，该AlNxOy膜经退火处理可有效将原子重组降低其缺陷，并于衬底后续制成紫外光发光二极管时，有利于外延的成长。
附图说明
图1为本发明第一优选实施例紫外光发光二极管用衬底的制造方法流程图。
图2为一示意图，显示上述优选实施例的蓝宝石衬底。
图3为一示意图，显示于蓝宝石衬底上设置AlNxOy膜。
图4为一示意图，显示于AlNxOy膜上设置外延层。
图5为本发明第二优选实施例的紫外光发光二极管用衬底的蓝宝石衬底。
图6为一示意图，显示上述优选实施例具有微纳米结构的蓝宝石衬底。
图7为一立体图，显示上述优选实施例具有微纳米结构的蓝宝石衬底。
图8为一示意图，显示AlNxOy膜覆盖于蓝宝石衬底的微纳米结构。
图9为一示意图，显示外延层设置于AlNxOy膜上。
图10为一光谱吸光率分析图，显示退火后可有效地改善缺陷。
图11(a)、11(b)展示以原子力显微镜(AFM)量测AlNxOy膜表面的量测结果。
图12为一示意图，显示本发明第三优选实施例具有微纳米结构的蓝宝石衬底。
图13为一示意图，显示本发明第四优选实施例具有微纳米结构的蓝宝石衬底。
图14为一示意图，显示本发明第五优选实施例具有微纳米结构的蓝宝石衬底。
图15为一示意图，显示本发明第六优选实施例具有微纳米结构的蓝宝石衬底。
图16为一示意图，显示本发明第七优选实施例具有微纳米结构的蓝宝石衬底。
图17为一示意图，显示本发明第八优选实施例具有微纳米结构的蓝宝石衬底。
【符号说明】
[本发明]
1 衬底
10 蓝宝石衬底
10a 表面
12AlNxOy 膜
14 外延层
2 衬底
20a 表面
22 凸丘
24AlNxOy 膜
26 外延层
H 高度
W 宽度
30、40、50、60、70、80 蓝宝石衬底
32、42、52、62、72、82 结构
具体实施方式
为能更清楚地说明本发明，兹举一优选实施例并配合图式详细说明如后。请参图1所示，为本发明一第一优选实施例的一种紫外光发光二极管用衬底的制作方法流程图，并请配合图2至图4说明制作该衬底1(参照图4)的步骤。
首先，执行步骤A：先提供一蓝宝石衬底10，于本实施例当中，该蓝宝石衬底10概呈平板状，且该蓝宝石衬底10具有一表面10a。
接着执行步骤B：于该蓝宝石衬底10的该表面10a设置一AlNxOy膜12，其中，该AlNxOy膜12中的x为介于0.7至1之间的数，y为介于0.02～0.3之间的数，该AlNxOy膜12的厚度介于15nm至2000nm之间；另外，优选的，该AlNxOy膜12的厚度介于15nm至600nm之间。
接着，执行步骤C：将设置有该AlNxOy膜12的蓝宝石衬底10置放于一退火炉(图未示)当中，于一气氛中进行退火处理。其中，于进行退火处理时的退火温度为1500℃以上，优选的，退火温度介于1500℃至1900℃之间，更优选的，退火温度介于1680℃至1750℃之间。其中，所述的气氛主要可由惰气(例如：氦气、氩气等或其组合)所组成，或者主要由氮气所组成，或者主要由惰气以及氮气等两者以上的气体混合所组成，例如：以氦气、氩气以及氮气的混合构成该气氛中的主要气体。另外，优选的，于该气氛中基本上不包含含碳或含氧元素的气体，如此一来，可有效避免铝析出而造成吸光现象或是与碳原子产生交换反应的问题。
接着，执行步骤D：于退火后的AlNxOy膜12上设置一外延层14。其中，该外延层14中的氧原子含量小于等于10％原子百分比(atom％)，该外延层14由氮化铝(AlN)及/或氮化镓铝(AlGaN)群组中所选出，且该外延层14的厚度介于20至5000nm之间。例如在本实施例当中，以氮化铝作为该外延层14，另外，于一实施例当中，也可选用氮化镓铝作为该外延层，而不以此为限。例如于外延工艺中采用渐变式Ga、Al的有机金属前驱物比例调整形成的Al/Ga组成渐变AlGaN膜，或是形成AlN/AlGaN的多层排列等外延调变方式等。
从而，通过上述的制作方法，便可制成可供紫外光发光二极管用的衬底1，并且于外延层14的表面上可供设置半导体结构(图未示)。其中，所制成的衬底1的外延层14的穿透差排密度可有效地控制在1×108/cm2以下，而可达到良好的发光效率。
请配合图5至图9所示，为本发明第二优选实施例的紫外光发光二极管用衬底2，其制造方法如下：
首先，在步骤A中，提供一蓝宝石衬底20，于其蓝宝石衬底20的表面20a制作有多数个以凸丘22为例的结构(参照图6及图7)，该些凸丘22构成一微纳米结构。于本实施例当中，该些凸丘22呈现周期性的排列，且各该凸丘22呈半球状，而各该凸丘22的底部的最小宽度W介于100至5000nm之间，且各该凸丘22的高度H(或深度)与其底部的最小宽度W的比值大于等于0.2。另外，该些凸丘22可为球面结构或非球面结构，例如于本实施例中，该些凸丘22以球面结构为例，但于其他实际实施上，并不以此为限。
其中，该些凸丘22(微纳米结构)可采取以下方式制成：(1)利用纳米转印的技术，譬如热压成形式纳米转印、光感成形式纳米转印等方式形成；(2)利用纳米球微影的技术，即先于蓝宝石衬底20的表面20a，预先涂布一层混合有纳米球的溶液，利用纳米球具有自我组装(self-assembly)效应的特性，在蓝宝石衬底20表面20a形成有次序的周期性排列后，以纳米球为蚀刻屏蔽，加以蚀刻转印形成；(3)利用阳极氧化铝(AAO)工艺技术，通过金属铝在阳极氧化的过程中，自我组装所形成纳米孔洞的氧化铝做为板模，蚀刻转印形成；(4)利用黄光微影及蚀刻技术形成。
接着，执行步骤B：于该蓝宝石衬底20上设置一AlNxOy膜24，且该AlNxOy膜24覆盖该些凸丘22。其中，x为介于0.7至1之间的数，y为介于0.02～0.3之间的数，该AlNxOy膜24的厚度系介于15nm至2000nm之间。
接着，执行步骤C：将设置有该AlNxOy膜24的蓝宝石衬底20置放于一退火炉(图未示)当中，于一气氛中进行退火处理。其中，于进行退火处理时的退火温度为1500℃以上，优选的，退火温度介于1500℃至1900℃之间，更优选的，退火温度介于1680℃至1750℃之间。其中，所述的气氛的组成与前述实施例大致相同，主要可由惰气(例如：氦气、氩气等或其组合)所组成，或者主要由氮气所组成，或者主要由惰气以及氮气等两者以上的气体混合所组成。
接着，执行步骤D：于退火后的AlNxOy膜24上设置一外延层26。其中，该外延层26中的氧原子含量小于等于10％原子百分比(atom％)，该外延层26由氮化铝(AlN)及/或氮化镓铝(AlGaN)群组中所选出，且该外延层26的厚度介于20至5000nm之间。例如在本实施例当中，兹以氮化镓铝作为该外延层26，另外，于一实施例当中，也可选用氮化铝作为该外延层，而不以此为限。
从而，通过本发明的制作方法所制成的紫外光发光二极管用衬底，可以有效地减少该外延层的穿透差排的密度，该外延层的穿透差排的密度可降低至1×108/cm2以下。由于穿透差排的密度减少，采用该衬底制造的紫外光发光二极管，将可有助于减少所产生的紫外光与差排缺陷复合的机会，进而提高紫外光发光二极管的发光效率。此外，通过所形成的微纳米结构也可增加紫外光反射的效果，让紫外光可以被微纳米结构往背离该衬底的方向反射，提高紫外光发光二极管的发光效率。
其中，基于前述实施例的架构下，于一实施例中，前述的AlNxOy膜及/或该外延层可采取有机金属化学气相沉积法(MOCVD)、原子层沉积法(ALD)、分子束外延法(MBE)、高温反应性溅镀法(sputtering)等工艺或上述工艺的组合所形成。
另外，于前述优选实施例的基础之下，于一实施例的步骤C当中，于所述的气氛中可再添加有占气体总量小于等于10％的氢气，藉以在进行退火的热处理时，通过氢气对AlNxOy膜的表面缺陷进行蚀刻，以降低其缺陷密度。
另外，于前述优选实施例的基础之下，于一实施例的步骤A中的蓝宝石衬底的表面可先形成一预应力层，并在步骤B当中，所述的AlNxOy膜设置于该预应力层上。其中，通过该预应力层的设置，可有效减少蓝宝石衬底因应力而造成的翘曲，并于后进行的退火等热处理时，可有助于消除应力。其中，所述的预应力层可以是通过在蓝宝石衬底的表面进行抛光或感应耦合式电浆蚀刻(ICP)所形成的，例如：使用纳米级氧化铝抛光液对蓝宝石衬底进行抛光加工，以使得该蓝宝石衬底的表面形成约略是几个或几十个原子厚度的预应力层；接着，再于该预应力层上设置该AlNxOy膜，并经退火处理后，可有助于解决蓝宝石衬底与AlNxOy膜之间晶格失配的问题，也即，可提升蓝宝石衬底与AlNxOy膜之间晶格的匹配。
另外，请参图10所示，于光谱吸光率分析图所示可以看出，于初镀AlNxOy膜时，其吸光率相对较高；另外，在具有AlNxOy膜的蓝宝石衬底经过以氩气为主的气氛当中进行退火处理后，或者是经过以氮气添加有微量氢气为主的气氛当中进行退火处理后，可明显看出其于短波长的吸光率有明显的下降，换言之，通过本发明提供的制作方法所制造的紫外光发光二极管用衬底确实可展现良好的缺陷改善效果。
另外，于初镀AlNxOy膜时，经量测其缺陷密度约为109～1011/cm2，而经在约为95％的氮气搭配约为5％的氢气所组成的气氛下进行退火处理后，由图11(a)中可看出，进行蚀刻后并无明显的蚀刻孔产生，可见其具有显着降低差排缺陷密度的效果；而经以氩气为主的气氛中进行退火处理后，由图11(b)中可看出，同样可有效地降低其差排缺陷密度，并且经量测可见其蚀刻后的缺陷密度可降至约为5×107/cm2。
值得一提的是，本发明所提供的衬底的蓝宝石衬底上的微纳米结构除了是如前述第二优选实施例的半球状外，也可如图12至图17所示的形状，其中：
图12所示为本发明第三优选实施例的衬底的蓝宝石衬底30，其微纳米结构的结构32形状呈圆锥状。
图13所示为本发明第四优选实施例的衬底的蓝宝石衬底40，其微纳米结构的结构42形状呈圆弧状。
图14所示为本发明第五优选实施例的衬底的蓝宝石衬底50，其微纳米结构的结构52形状呈角锥状。
图15所示为本发明第六优选实施例的衬底的蓝宝石衬底60，其微纳米结构的结构62形状呈圆柱状，且结构62旁呈弧形凹陷。
图16所示为本发明第七优选实施例的衬底的蓝宝石衬底70，其微纳米结构的结构72形状呈平台状，其顶部具有平面722。
图17所示为本发明第八优选实施例的衬底的蓝宝石衬底80，其微纳米结构的结构82形状呈盆地状。
其中，上述各实施例所述的结构具有让紫外光破坏于外延层中全反射而无法有效出光的作用，进而提升其发光效率。同时通过外延工艺的调整也可具有降低缺陷的效果。
以上所述仅为本发明优选可行实施例而已，举凡应用本发明说明书及申请专利范围所为的等效变化，理应包含在本发明的专利范围内。
Claims (16)
1.一种紫外光发光二极管用衬底，其特征在于，其包括有：
一蓝宝石衬底，具有一表面；
一AlNxOy膜，设置于该蓝宝石衬底的该表面上，其中，x为介于0.7至1之间的数，y为介于0.02～0.3之间的数，该AlNxOy膜的厚度介于15nm至2000nm之间；以及
一外延层，设置于该AlNxOy膜上，该外延层中的氧原子含量小于等于10％原子百分比(atom％)，该外延层由氮化铝(AlN)及氮化镓铝(AlGaN)群组中所选出，且该外延层的厚度介于20至5000nm之间，该外延层的穿透差排密度为1×108/cm2以下。
2.如权利要求1所述的紫外光发光二极管用衬底，其特征在于，其中该AlNxOy膜的厚度介于15nm至600nm之间。
3.如权利要求1所述的紫外光发光二极管用衬底，其特征在于，其中该蓝宝石衬底的该表面形成有一微纳米结构，该AlNxOy膜覆盖该微纳米结构。
4.如权利要求3所述的紫外光发光二极管用衬底，其特征在于，其中该微纳米结构包含有多个结构，各该结构的底部的最小宽度介于100至5000nm之间。
5.如权利要求4所述的紫外光发光二极管用衬底，其特征在于，其中各该结构的高度或深度与其底部的最小宽度的比值大于等于0.2。
6.一种紫外光发光二极管用衬底的制造方法，其特征在于，包括有以下步骤：
A、提供一蓝宝石衬底，该蓝宝石衬底具有一表面；
B、于该蓝宝石衬底的该表面设置一AlNxOy膜，其中，x为介于0.7至1之间的数，y为介于0.02～0.3之间的数，该AlNxOy膜的厚度是介于15nm至2000nm之间；
C、将设置有该AlNxOy膜的蓝宝石衬底置于一气氛中进行退火处理，其中退火的温度介于1500℃至1900℃之间；以及
D、于退火后的AlNxOy膜上设置一外延层，该外延层中的氧原子含量小于等于10％原子百分比(atom％)，该外延层由氮化铝(AlN)及氮化镓铝(AlGaN)群组中所选出，且该外延层的厚度介于20至5000nm之间。
7.如权利要求6所述的紫外光发光二极管用衬底的制造方法，其特征在于，其中该AlNxOy膜的厚度是介于15nm至600nm之间。
8.如权利要求6所述的紫外光发光二极管用衬底的制造方法，其特征在于，其中步骤C退火的温度介于1680℃至1750℃之间。
9.如权利要求6所述的紫外光发光二极管用衬底的制造方法，其特征在于，其中于步骤A包含有：于该蓝宝石衬底的该表面制作一微纳米结构；于步骤B中，该AlNxOy膜设置于该表面且覆盖该微纳米结构。
10.如权利要求9所述的紫外光发光二极管用衬底的制造方法，其特征在于，其中该微纳米结构包含有多个结构，各该结构的底部的最小宽度介于100至5000nm之间。
11.如权利要求10所述的紫外光发光二极管用衬底的制造方法，其特征在于，其中各该结构的高度或深度与其底部的最小宽度的比值大于等于0.2。
12.如权利要求6所述的紫外光发光二极管用衬底的制造方法，其特征在于，其中步骤C中该气氛主要由惰气、氮气或其组合所组成，且于该气氛中不包含含碳或含氧元素的气体。
13.如权利要求12所述的紫外光发光二极管用衬底的制造方法，其特征在于，其中步骤C该气氛中添加有占气体总量小于等于10％的氢气。
14.如权利要求6所述的紫外光发光二极管用衬底的制造方法，其特征在于，其中于步骤A中包含有：于该蓝宝石衬底的该表面形成一预应力层；于步骤B中，该AlNxOy膜设置于该预应力层上。
15.如权利要求14所述的紫外光发光二极管用衬底的制造方法，其特征在于，其中该预应力层通过在该蓝宝石衬底的该表面进行抛光或感应耦合式电浆蚀刻(ICP)所形成。
16.如权利要求6所述的紫外光发光二极管用衬底的制造方法，其特征在于，其中该AlNxOy膜及/或该外延层采取有机金属化学气相沉积法(MOCVD)、原子层沉积法(ALD)、分子束外延法(MBE)、高温反应性溅镀法(sputtering)或上述的组合所形成。
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Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
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