專利名稱：基于SiC襯底的AlGaN基多量子阱uv-LED器件及制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及半導(dǎo)體器件，特別是一種新型AlGaN基多量子 阱的uv-LED器件的實(shí)現(xiàn)方法，可用于水處理、醫(yī)療與生物醫(yī)學(xué)以及白光照明領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
III-V族化合物半導(dǎo)體材料作為第三代半導(dǎo)體材料的杰出'代表，具有很多優(yōu)良的特 性，尤其是在光學(xué)應(yīng)用方面，由Ga、 Al、 In、 N組成的合金(Ga(Al，In)N》可以覆蓋整個(gè) 可見(jiàn)光區(qū)和近紫外光區(qū)。而且纖鋅礦結(jié)構(gòu)的III族氮化物都是直接帶隙，非常適合于光 電子器件的應(yīng)用。特別是在紫外光區(qū)，AlGaN基多量子阱的uv-LED已顯示出巨大的優(yōu) 勢(shì)，成為目前紫外光電器件研制的熱點(diǎn)之一。然而，隨著LED發(fā)光波長(zhǎng)的變短，GaN 基LED有源層中Al組分越來(lái)越高，高質(zhì)量AlGaN材料的制備具有很大難度，AlGaN 材料造成uv-LED的外量子效率和光功率都很低，成為了uv-LED發(fā)展的瓶頸，是當(dāng)前 急需解決的問(wèn)題。
AlGaN基多量子阱uv-LED器件具有廣闊的應(yīng)用前景。首先，GaN基藍(lán)綠光LED 取得了突破性的進(jìn)展，目前高亮度藍(lán)綠光LED已經(jīng)商業(yè)化，在景觀照明、大屏幕背光 源、光通訊等領(lǐng)域都顯示了強(qiáng)大的潛力。其次，白光LED固態(tài)照明更是如火如荼，引 發(fā)了第三次照明革命。再次，隨著可見(jiàn)光領(lǐng)域的曰趨成熟，研究人員把研究重點(diǎn)逐漸向 短波長(zhǎng)的紫外光轉(zhuǎn)移，紫外光在絲網(wǎng)印刷、聚合物固化、環(huán)境保護(hù)、白光照明以及軍事 探測(cè)等領(lǐng)域都有重大應(yīng)用價(jià)值。
目前，在國(guó)內(nèi)和國(guó)際上，主要是采用一些新的材料生長(zhǎng)方法，或者是采用新的結(jié)構(gòu) 來(lái)減少應(yīng)力對(duì)AlGaN材料質(zhì)量的破壞，來(lái)提高AlGaN材料的生長(zhǎng)質(zhì)量，從而提高了 uv-LED的發(fā)光性能，這些方法包括
2002年，第一個(gè)低于300nm的uv-LED在美國(guó)南卡羅萊納州立大學(xué)實(shí)現(xiàn)，他們?cè)?藍(lán)寶石襯底上制出了波長(zhǎng)285nm的LED, 200px200n芯片在400mA脈沖電流下功率為 0.15mW，改進(jìn)p型和n型接觸電阻后，最大功率達(dá)到0.25mW。參見(jiàn)文獻(xiàn)V. Adivarahan, J. P. Zhang, A. Chitnis, et al, "sub-Milliwatt Power III-N Light Emitting Diodes at 285nm," Jpn J Appl Phy， 2002， 41: L435。隨后，他們又取得了一系列突破性進(jìn)展，依次實(shí)現(xiàn)了 280nm、 269nm、 265nm的發(fā)光波長(zhǎng)，LED最大功率超過(guò)lmW。參見(jiàn)文獻(xiàn)WHSun,JPZhang, V Adivarahan, et al. "AlGaN-based 280nm light-emitting diodes with continuous wave powers in excess of 1.5mW" Appl Phys Lett, 2004, S5(4):531; V Adivarahan, S Wu， J P Zhang, et al. "High-efficiency 269nm emission deep ultraviolet light-emitting diodes" Appl Phys Lett, 2004，84(23):4762; YBilenko, ALunev， X Hu, et al. "10 Milliwatt Pulse Operation of 265nm AlGaN Light Emitting Diodes" Jpn J Appl Phys, 2005, 44:L98.為了改善電流傳 輸，降低熱效應(yīng)，他們對(duì)100^Tixl0(Him的小面積芯片，按照2x2陣列模式連接，并采 用flip-chip結(jié)構(gòu)，280nm波長(zhǎng)的功率可達(dá)到24mW，最大外量子效率0.35% 。參見(jiàn)文獻(xiàn) W H Sun, J P Zhang, V Adivarahan, et al. "AlGaN-based 280nm light-emitting diodes with continuous wave powers in excess of 1.5mW" Appl Phys Lett, 2004, 85(4):531 。 2004年， 又做出了 250nm的LED, 200p><200|_i的芯片最大功率接近0.6mW，但外量子效率僅 有0.01 % 。參見(jiàn)文獻(xiàn)V Adivarahan, W H Sun, A Chitnis, et al. "250nm AlGaN light-emitting diodes" Appl Phys Lett, 2004，85(12):2175，
2004年，美國(guó)西北大學(xué)、堪薩斯大學(xué)也在深紫外特別是280-290nm波段取得了較 大進(jìn)展。Fischer A J， Allerman A A, et al. Room-temperature direct current operation of 290nm Light-emitting diodes with milliwatt power level [J]. Appl Phys Lett, 2004，84(17):3394.采用插絲狀接觸來(lái)改善芯片內(nèi)部的電流擴(kuò)展，倒裝焊結(jié)構(gòu)提高LED的 散熱能力，制出了 lmmxlmm大功率紫外LED，發(fā)光波長(zhǎng)2卯nm， 300mA直流下的發(fā) 光功率達(dá)l .34mW，外量子效率0.11 % 。 Kim K H, Fan Z Y, Khizar M, et al. AlGaN-based ultraviolet light-emitting diodes grown on A1N epilayers [J]. Appl Phys Lett, 2004, 85(20):4777.將傳統(tǒng)的方形芯片改為圓盤狀，降低了開啟電壓，使功率大幅度提高， 210nm直徑的芯片，功率超過(guò)了lmW。
同年，美國(guó)南卡羅萊納州立大學(xué)又研制出250和255nm的深紫外uv-LED，底部 緩沖層采用AlGaN/AlN超晶格結(jié)構(gòu)，生長(zhǎng)出高質(zhì)量的AlGaN勢(shì)壘層，制出了 200x20(Hmi 的深紫外LED，在300mA和1000mA的脈沖電流下，其發(fā)光功率分別達(dá)到0.16mW和 0.57mW，但是由于采用底部出光的方式，其發(fā)光效率還是比較低。參見(jiàn)文獻(xiàn)V Adivarahan, W H Sun, A Chitnis, M Shatalov, S Wu, H P Maruska, M Asif Khan, "250nm AlGaN light-emitting diodes" Appl Phys Lett, 2004, 85(12): 2175.
2007年，日本埼玉大學(xué)在231-261nm波段的深紫外LED的研究取得了進(jìn)一步的進(jìn) 展，由于采用脈沖生長(zhǎng)A1N緩沖層，進(jìn)一步減少了 A1N層的位錯(cuò)缺陷密度，從而生長(zhǎng) 出高Al組分的AlGaN層，使得261nm的深紫外LED的光功率以及外量子效率分布達(dá)到1.65tnW禾Q 0.23%。參見(jiàn)文獻(xiàn)Hirayama Hideki， Yatabe Tohru, Noguchi Norimichi, Ohashi Tomoaki, Kamata Norihiko. "231-261nm AlGaN deep-ultraviolet light-emitting diodes fabricated on AlN multilayer buffers grown by ammonia pulse-flow method on sapphire" Appl Phys Lett, 2007, 91(7): 071901-1.
縱上所述，當(dāng)前，國(guó)際上AlGaN基deep uv-LED器件的制作都是采用底部出光的 方式，對(duì)頂部出光的研究較少。隨著發(fā)光波長(zhǎng)的減少，底部緩沖層對(duì)紫外光的吸收越來(lái) 越多，嚴(yán)重影響了出射光功率以及外量子效率?，F(xiàn)有底部出光的技術(shù)目前還存在很大的 缺點(diǎn)， 一是光的出射路徑過(guò)長(zhǎng)，中途光的損耗過(guò)大，往往造成光的外量子效率過(guò)低；二 是底部AlN緩沖層的結(jié)晶質(zhì)量都較差，造成材料的非輻射復(fù)合中心增多，對(duì)紫外光的 吸收較多；三是p型電極的形狀較為復(fù)雜，往往對(duì)工藝的要求較高，這就給此種工藝的 可重復(fù)性帶來(lái)了問(wèn)題。四是復(fù)雜的電極結(jié)構(gòu)造成開啟電壓較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服上述已有技術(shù)的缺點(diǎn)，提出了一種成本低，工藝簡(jiǎn)單，重復(fù) 性好，可靠性高的SiC襯底的AlGaN基多量子阱uv-LED器件及其制作方法，以減少 光的出射路徑，提高了輸出光的功率以及外量子效率，獲得高亮度以及低開啟電壓的器 件。
為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明提供的基于SiC襯底的AlGaN基多量子阱uv-LED器件 包括低溫A1N成核層、高溫A1N成核層、本征AlGaN外延層、Si摻雜的n型AlGaN 勢(shì)壘層、有源區(qū)、p型AlGaN勢(shì)壘層、低Al組分p型AlGaN層和p型GaN冒層，其 中p型GaN冒層處設(shè)有窗口區(qū)，使產(chǎn)生的光由頂部冒層發(fā)出。
所述的窗口區(qū)的形狀類似為圓錐體。
所述的窗口區(qū)底部位于p型AlGaN勢(shì)壘層的三分之二處。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下兩種制作SiC襯底的AlGaN基多量子阱 uv-LED器件的方法。
技術(shù)方案l， 一種基于SiC襯底的AlGaN基多量子阱uv-LED器件的方法，包括 如下步驟
(1.1) 在SiC基片上，利用MOCVD工藝，生長(zhǎng)低溫AIN成核層；
(1.2) 在低溫A1N成核層上，生長(zhǎng)高溫AIN成核層；
(1.3) 在高溫A1N成核層上，生長(zhǎng)AlGaN外延層；
(1.4) 在AlGaN外延層上，生長(zhǎng)Si摻雜的n型AlGaN勢(shì)壘層；(1.5) 在n型AlGaN勢(shì)壘層上，生長(zhǎng)多量子阱AlxGai-xN/AlyGai.yN層(x〈y);
(1.6) 在多量子阱AlxGa"xN/AlyGaLyN層上，生長(zhǎng)40%-60%的高Al組分p型AlGaN
勢(shì)壘層；
(1.7) 在p型勢(shì)壘層上，生長(zhǎng)10%-25%的低Al組分p型AlGaN層；
(1.8) 在所述的低Al組分p型AlGaN層上，生長(zhǎng)p型GaN層；
(1.9) 在p型GaN冒層上光刻出一圓形窗口，采用ICP刻蝕窗口區(qū)至p型AlGaN 勢(shì)壘層，刻蝕采用的氣體為C12/BC13，上電極功率為200W-600W,偏壓為0-100V，壓 力為l-3Pa，刻蝕時(shí)間為100-200s;
(1.10) 采用100。C-15(TC的NaOH溶液濕法刻蝕已形成的刻蝕窗口，刻蝕時(shí)間為 l-4min，形成類似圓錐體的出光窗口區(qū)；
(1.11) 在n型SiC的背面光刻出n型電極的圖形，采用電子束蒸發(fā)工藝，在電極圖 形區(qū)蒸發(fā)n型歐姆接觸金屬，形成n型電極；
(1.12) 在p型GaN冒層光刻出p型電極的圖形，采用電子束蒸發(fā)工藝，在電極圖 形區(qū)蒸發(fā)p型歐姆接觸金屬，形成p型電極，完成器件制造。
技術(shù)方案2， 一種基于SiC襯底的AlGaN基多量子阱uv-LED器件的方法，包括 如下步驟
(2.1) 在SiC基片上，利用MOCVD工藝，生長(zhǎng)低溫A1N成核層；
(2.2) 在低溫A1N成核層上，生長(zhǎng)高溫A1N成核層；
(2.3) 在高溫A1N成核層上，生長(zhǎng)AlGaN外延層；
(2.4) 在AlGaN外延層上，生長(zhǎng)Si摻雜的n型AlGaN勢(shì)壘層；
(2.5) 在n型AlGaN勢(shì)壘層上，生長(zhǎng)多量子阱AlxGai-xN/AlyGai-yN層(x〈y);
(2.6) 在多量子阱AlxGa^N/AlyGat-yN層上，生長(zhǎng)40%-60%的高Al組分p型AlGaN 勢(shì)壘層；
(2.7) 在p型勢(shì)壘層上，生長(zhǎng)10%-25%的低Al組分p型AlGaN層；
(2.8) 在所述的低Al組分p型AlGaN層上，生長(zhǎng)p型GaN層；
(2.9) 在p型GaN冒層上光刻出一圓形窗口，采用R正刻蝕窗口區(qū)至p型AlGaN 勢(shì)壘層，刻蝕采用的氣體為C12/BC13，電極功率為50W-500W，偏壓為100-600V，壓力 為5-10mT，刻蝕時(shí)間為跳200s;
(2.10) 采用100'C-15(TC的NaOH溶液濕法刻蝕已形成的刻蝕窗口，刻蝕時(shí)間為 l-4min，形成圓錐體的出光窗口區(qū)；(2.11) 在n型SiC的背面光刻出n型電極的圖形，采用電子束蒸發(fā)工藝，在窗口區(qū) 蒸發(fā)n型歐姆接觸金屬，形成n型電極；
(2.12) 在p型GaN冒層光刻出p型電極的圖形，采用電子束蒸發(fā)工藝，在窗口區(qū) 蒸發(fā)p型歐姆接觸金屬，形成p型電極，完成器件制造。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)
(1) 本發(fā)明由于先通過(guò)刻蝕p-GaN冒層至p型AlGaN勢(shì)壘層，形成出光窗口， 使得發(fā)出的紫外光能從頂部輻射出來(lái)，再通過(guò)濕法刻蝕形成的錐形出射窗口，使得光的 出射窗口孔徑進(jìn)一步加大，有效的提高了光的輸出功率以及器件的外量子效率。
(2) 本發(fā)明的制作工藝完全能與成熟的藍(lán)光GaN基LED器件制備工藝兼容，特 別是p型AlGaN表面經(jīng)過(guò)刻蝕粗化后，有效的提高了光的出射功率。
(3) 本發(fā)明的器件采用了頂部窗口結(jié)構(gòu)，這種窗口結(jié)構(gòu)特別適合于大功率紫外 LED器件，這將極大地推進(jìn)AlGaN基多量子阱uv-LED的實(shí)用化進(jìn)程。


圖1是本發(fā)明器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明器件的制作工藝流程圖。
參照?qǐng)D1，本發(fā)明器件的最下層為SiC襯底1， SiC襯底上為低溫A1N成核層2， 低溫A1N成核層上為高溫成核層3，高溫A1N成核層上為AlGaN外延層4， AlGaN外 延層上為n型AlGaN勢(shì)壘層5， n型AlGaN勢(shì)壘層上為有源區(qū)6，該有源區(qū)由多量子 阱結(jié)構(gòu)的AlxGai-xN/AlyGai-yN組成，有源區(qū)上為高Al組分p型AlGaN勢(shì)壘層7，其上 為低Al組分的p型AlGaN層8，最上面為p型GaN冒層9。 p型GaN冒層處設(shè)有窗口 區(qū)IO，使產(chǎn)生的光由頂部冒層發(fā)出，以提高出射光的發(fā)射效率。該窗口區(qū)10的形狀類 似為圓錐體，該窗口區(qū)10的底部位于p型AlGaN勢(shì)壘層7厚度的三分之二處。n型電 極位于n-AlGaN上，p型電極位于p型GaN冒層上。
參照?qǐng)D2，制作本發(fā)明器件的工藝按照不同的設(shè)備、不同的實(shí)現(xiàn)步驟分別描述如下 實(shí)施例一，在SiC襯底上，采用ICP干法與濕法刻蝕制作出類似于圓錐體的出光 窗口，步驟如下
步驟1，在SiC基片1上，利用MOCVD工藝，生長(zhǎng)低溫A1N成核層2。 將襯底溫度降低為600°C，保持生長(zhǎng)壓力50Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣流
量為1500sccm，向反應(yīng)室通入流量為28nmol/min的鋁源，生長(zhǎng)厚度為10nm的低溫A1N
成核層。步驟2，在低溫A1N成核層2上，生長(zhǎng)高溫A1N成核層3。
將生長(zhǎng)溫度升高到1050°C，保持生長(zhǎng)壓力50Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣流 量為1500sccm，向反應(yīng)室通入流量為28^mol/min的鋁源，生長(zhǎng)厚度為280nm的高溫 A1N成核層。
步驟3，在高溫A1N成核層3上，生長(zhǎng)AlGaN外延層4。
生長(zhǎng)溫度保持在1050°C，保持生長(zhǎng)壓力110Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣流量 為1500sccm，向反應(yīng)室通入流量50nmol/min的鋁源和80pmol/min的鎵源，生長(zhǎng)厚度 為1500nm的非摻雜的AlGaN外延層。
步驟4，在AlGaN外延層4上，生長(zhǎng)Si摻雜的n型AlGaN勢(shì)壘層5。 生長(zhǎng)溫度保持在1050°C，保持生長(zhǎng)壓力110Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣流量 1500sccm，向反應(yīng)室同時(shí)通入流量為60nihol/min的鋁源、70Mmol/min的鎵源以及 l-3pmol/min的Si源，生長(zhǎng)厚度為800nm的Si摻雜的AlGaN勢(shì)壘層。
步驟5，在n型AlGaN勢(shì)壘層5上，生長(zhǎng)多量子阱AlxGai.xN/AlyGai.yN層6， (x<y)。 生長(zhǎng)溫度保持在1050°C，保持生長(zhǎng)壓力130Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣流 量1500sccm，向反應(yīng)室同時(shí)通入流量為60pmol/min的鋁源和80pmol/min的鎵源，生 長(zhǎng)厚度為2-7nm的AlxGai.xN勢(shì)阱層；生長(zhǎng)溫度保持在1G)5(TC，保持生長(zhǎng)壓力70Torr， 氫氣流量為1500sccm，氨氣流量1500sccm，向反應(yīng)室同時(shí)通入流量為80^imol/min的 鋁源，60nmol/min的鎵源，生長(zhǎng)厚度為2-10nm的AlyGa,—yN勢(shì)壘層，量子阱的周期為 3-5個(gè)。
步驟6，在多量子阱AlxGa^N/AlyGa,-yN層6上，生長(zhǎng)40%-60%的高Al組分p型 AlGaN勢(shì)壘層7。
生長(zhǎng)溫度保持在1000°C，保持生長(zhǎng)壓力100Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣流 量1500sccm，向反應(yīng)室同時(shí)通入流量為llOpmol/min的鋁源、70nmol/min的鎵源，以 及3-5pmol/min的Mg源，生長(zhǎng)厚度為60nm的高Al組分的p型AlGaN勢(shì)壘層。
步驟7，在p型AlGaN勢(shì)壘層7上，生長(zhǎng)10%-25%的低Al組分p型AlGaN層8。 生長(zhǎng)溫度保持在IOO(TC，保持生長(zhǎng)壓力100Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣流 量1500sccm，向反應(yīng)室同時(shí)通入流量為90nmol/min的鋁源、130Mmol/min的鎵源以及 3-5pmol/min的Mg源，生長(zhǎng)厚度為60nm的低Al組分的p型AlGaN勢(shì)壘層。 步驟8，在所述的低Al組分p型AlGaN層8上，生長(zhǎng)p型GaN冒層9。 生長(zhǎng)溫度保持在950°C，保持生長(zhǎng)壓力70Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣流量1500sccm，向反應(yīng)室同時(shí)通入流量為70^mol/min的鎵源，以及3-5^mol/min的Mg源， 生長(zhǎng)厚度為60nm的p型GaN冒層。
步驟9，在p型GaN冒層9上光刻出一圓形窗口 ，采用ICP刻蝕窗口區(qū)至p型AlGaN
勢(shì)壘層7。
(9a)光刻出光窗口對(duì)樣片甩正膠，轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/min，然后再在90'C的烘箱 中烘15min，通過(guò)光刻以及顯影形成刻蝕所需的出光窗口；
(9b) ICP刻蝕出光窗口 采用ICP干法刻蝕p型GaN層至p型AlGaN勢(shì)壘層， 刻蝕深度為140nm，刻蝕采用的氣體為C12/BC13，刻蝕采用的上電極功率為200W,偏 壓為100V，壓力為lPa，刻蝕時(shí)間為200s，形成圓柱體的出光窗口。
步驟IO，采用NaOH溶液濕法刻蝕已形成的圓柱體窗口，形成類似圓錐體的出光 窗口區(qū)10。
將經(jīng)過(guò)二次刻蝕的樣片放入到IO(TC的NaOH溶液中進(jìn)行濕法刻蝕，時(shí)間為4min， 出光窗口由圓柱體變?yōu)轭悎A錐體，增大了整個(gè)器件的出光窗口。
步驟ll，在n型SiC襯底l的背面上光刻出n型電極的圖形，采用電子束蒸發(fā)工
藝，在電極圖形區(qū)蒸發(fā)n型歐姆接觸金屬，形成n型電極。
(lla)光刻出n型電極圖形為了更好地剝離金屬，首先在樣片上甩黏附劑，轉(zhuǎn) 速為8000轉(zhuǎn)/min，時(shí)間為30s，在溫度為160°C的高溫烘箱中烘20min;然后再在該樣 片上甩正膠，轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/min，最后在溫度為8(TC的高溫烘箱中烘10min，光刻獲 得n型電極圖形；
(lib)打底膜采用DQ-500等離子體去膠機(jī)去除圖形區(qū)未顯影干凈的光刻膠薄 層，該步驟大大提高了剝離的成品率；
(llc)蒸發(fā)n型電極金屬采用VPC-1000電子束蒸發(fā)設(shè)備淀積Ni/Au兩層金屬； (lld)剝離n型金屬及退火在丙酮中浸泡40min以上后進(jìn)行超聲處理，然后用 氮?dú)獯蹈桑粚悠湃氲娇焖偻嘶馉t中，首先向退火爐內(nèi)通入氮?dú)?0min左右，然后 在氮?dú)鈿夥障?，溫度?5(TC條件下進(jìn)行70s的高溫退火，形成n型電極。
步驟12，在p型GaN冒層9上光刻出p型電極的圖形，采用電子束蒸發(fā)工藝，在
電極圖形區(qū)蒸發(fā)p型歐姆接觸金屬，形成p型電極。
(12a)光刻出p型電極圖形:首先在樣片上甩黏附劑，甩膠臺(tái)的轉(zhuǎn)速為8000轉(zhuǎn)/min，
時(shí)間為30s，將其放入溫度為16(TC的高溫烘箱中烘20min;之后再在該樣片上甩正膠，
甩膠臺(tái)的轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/min，放入溫度為80'C的高溫烘箱中烘10min，光刻獲得p型電極圖形；
(12b)在p型電極圖形上采用VPC-1100電子束蒸發(fā)設(shè)備蒸發(fā)Ni/Au兩層金屬來(lái) 作為p型電極；
(12c)將進(jìn)行完上述處理的樣片放入丙酮中浸泡20min以上后進(jìn)行超聲處理，然 后用氮?dú)獯蹈?，之后再將該樣片放入到快速退火爐中，在空氣氣氛下，溫度為560'C條 件下迸行10min的高溫退火，形成p型電極，完成器件制作。
實(shí)施例二，在SiC襯底上，采用ICP干法與濕法刻蝕制作出類似于圓錐體的出光 窗口，步驟如下
步驟l，在SiC基片l上，利用MOCVD工藝，生長(zhǎng)低溫A1N成核層2。 將襯底溫度降低為600°C，保持生長(zhǎng)壓力50Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣流
量為1500sccm，向反應(yīng)室通入流量為28pmol/min的鋁源，生長(zhǎng)厚度為10nm的低溫A1N
成核層。
步驟2,在低溫A1N成核層2上，生長(zhǎng)高溫A1N成核層3。
將生長(zhǎng)溫度升高到1050°C，保持生長(zhǎng)壓力50Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣流 量為1500sccm，向反應(yīng)室通入流量為28pmol/min的鋁源，生長(zhǎng)厚度為280nm的高溫 A1N成核層。
步驟3，在高溫A1N成核層3上，生長(zhǎng)AlGaN外延層4。
生長(zhǎng)溫度保持在1050°C，保持生長(zhǎng)壓力110Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣流量 為1500sccm，向反應(yīng)室通入流量50nmol/min的鋁源和80pmol/min的鎵源，生長(zhǎng)厚度 為1500nm的非摻雜的AlGaN外延層。
步驟4，在AlGaN外延層4上，生長(zhǎng)Si摻雜的n型AlGaN勢(shì)壘層5。 生長(zhǎng)溫度保持在1050°C，保持生長(zhǎng)壓力llOToir，氫氣流量為1500sccm，氨氣流量 1500sccm，向反應(yīng)室同時(shí)通入流量為60nmol/min的鋁源、70^mol/min的鎵源以及 l-3pmol/min的Si源，生長(zhǎng)厚度為800nm的Si摻雜的AlGaN勢(shì)壘層。
步驟5，在n型AlGaN勢(shì)壘層5上，生長(zhǎng)多量子阱AlxGai-xN/AlyGai-yN層6， (x<y)。 生長(zhǎng)溫度保持在1050°C，保持生長(zhǎng)壓力130Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣流 量1500sccm，向反應(yīng)室同時(shí)通入流量為60^miol/min的鋁源和80Mmol/min的鎵源，生 長(zhǎng)厚度為2-7nm的AlxGa^N勢(shì)阱層；生長(zhǎng)溫度保持在1050°C，保持生長(zhǎng)壓力70Torr， 氫氣流量為1500sccm，氨氣流量1500secm，向反應(yīng)室同時(shí)通入流量為80,ol/min的 鋁源，6(Himol/min的鎵源，生長(zhǎng)厚度為2-10nm的AlyGai.yN勢(shì)壘層，量子阱的周期為3-5個(gè)。
步驟6，在多量子阱AlxGai.xN/AlyGai-yN層6上，生長(zhǎng)40%-60%的高Al組分p型 AlGaN勢(shì)壘層7。
生長(zhǎng)溫度保持在IOOO'C，保持生長(zhǎng)壓力lOOTorr，氫氣流量為1500sccm，氨氣流 量1500sccm，向反應(yīng)室同時(shí)通入流量為110pmol/min的鋁源、70pmol/min的鎵源，以 及3-5pnol/min的Mg源，生長(zhǎng)厚度為60nm的高Al組分的p型AlGaN勢(shì)壘層。
步驟7，在p型AlGaN勢(shì)壘層7上，生長(zhǎng)10%-25%的低Al組分p型AlGaN層8。 生長(zhǎng)溫度保持在IOOCTC，保持生長(zhǎng)壓力100Torr，氫氣流量為1500sccm,氨氣流 量1500sccm，向反應(yīng)室同時(shí)通入流量為90pmol/min的鋁源、130(xmol/min的鎵源以及 3-5pmol/min的Mg源，生長(zhǎng)厚度為60nm的低Al組分的p型AlGaN勢(shì)壘層。 步驟8，在所述的低Al組分p型AlGaN層8上，生長(zhǎng)p型GaN冒層9。 生長(zhǎng)溫度保持在950°C，保持生長(zhǎng)壓力70Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣流量 1500sccm，向反應(yīng)室同時(shí)通入流量為70Mmol/min的鎵源，以及3-5^mol/min的Mg源， 生長(zhǎng)厚度為60nm的p型GaN冒層。
步驟9，在p型GaN冒層9上光刻出一圓形窗口，采用ICP刻蝕窗口區(qū)至p型AlGaN 勢(shì)壘層7。
(9a)光刻出光窗口對(duì)樣片甩正膠，轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/min，然后再在9(TC的烘箱 中烘15min，通過(guò)光刻以及顯影形成刻蝕所需的出光窗口；
(9b) ICP刻蝕出光窗口 采用ICP干法刻蝕p型GaN層至p型AlGaN勢(shì)壘層， 刻蝕深度為140nm，刻蝕采用的氣體為C12/BC13，刻蝕采用的上電極功率為400W，偏 壓為50V，壓力為2Pa，刻蝕時(shí)間為150s，形成圓柱體的出光窗口。
步驟IO，采用NaOH溶液濕法刻蝕已形成的圓柱體窗口，形成類似圓錐體的出光 窗口區(qū)10。
將經(jīng)過(guò)二次刻蝕的樣片放入到130'C的NaOH溶液中進(jìn)行濕法刻蝕，時(shí)間為2min， 出光窗口由圓柱體變?yōu)轭悎A錐體，增大了整個(gè)器件的出光窗口。
步驟ll，在n型SiC襯底l的背面上光刻出n型電極的圖形，采用電子束蒸發(fā)工 藝，在電極圖形區(qū)蒸發(fā)n型歐姆接觸金屬，形成n型電極。
(lla)光刻出n型電極圖形為了更好地剝離金屬，首先在樣片上甩黏附劑，轉(zhuǎn) 速為8000轉(zhuǎn)/min，時(shí)間為30s，在溫度為16(TC的高溫烘箱中烘20min;然后再在該樣 片上甩正膠，轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/min，最后在溫度為80。C的高溫烘箱中烘10min，光刻獲得n型電極圖形；
(lib)打底膜采用DQ-500等離子體去膠機(jī)去除圖形區(qū)未顯影干凈的光刻膠薄 層，該步驟大大提高了剝離的成品率；
(lie)蒸發(fā)n型電極金屬采用VPC-1000電子束蒸發(fā)設(shè)備淀積Ni/Au兩層金屬； (lid)剝離n型金屬及退火在丙酮中浸泡40min以上后進(jìn)行超聲處理，然后用 氮?dú)獯蹈桑粚悠湃氲娇焖偻嘶馉t中，首先向退火爐內(nèi)通入氮?dú)?0min左右，然后 在氮?dú)鈿夥障拢瑴囟葹?5(TC條件下進(jìn)行70s的高溫退火，形成n型電極。
步驟12，在p型GaN冒層9上光刻出p型電極的圖形，采用電子束蒸發(fā)工藝，在
電極圖形區(qū)蒸發(fā)p型歐姆接觸金屬，形成p型電極。
(12a)光刻出p型電極圖形:首先在樣片上甩黏附劑，甩膠臺(tái)的轉(zhuǎn)速為8000轉(zhuǎn)/min，
時(shí)間為30s，將其放入溫度為16(TC的高溫烘箱中烘20min;之后再在該樣片上甩正膠，
甩膠臺(tái)的轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/min，放入溫度為80"C的高溫烘箱中烘10min，光刻獲得p型
電極圖形；
(12b)在p型電極圖形上采用VPC-1100電子束蒸發(fā)設(shè)備蒸發(fā)Ni/Au兩層金屬來(lái) 作為p型電極；
(12c)將進(jìn)行完上述處理的樣片放入丙酮中浸泡20min以上后進(jìn)行超聲處理，然 后用氮?dú)獯蹈?，之后再將該樣片放入到快速退火爐中，在空氣氣氛下，溫度為56(TC條 件下進(jìn)行10min的高溫退火，形成p型電極，完成器件制作。
實(shí)施例三，在SiC襯底上，采用ICP干法與濕法刻蝕制作出類似于圓錐體的出光 窗口，步驟如下
步驟l，在SiC基片l上，利用MOCVD工藝，生長(zhǎng)低溫A1N成核層2。 將襯底溫度降低為600°C，保持生長(zhǎng)壓力50Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣流
量為1500sccm，向反應(yīng)室通入流量為28pmol/min的鋁源，生長(zhǎng)厚度為10nm的低溫A1N
成核層。
步驟2，在低溫A1N成核層2上，生長(zhǎng)高溫A1N成核層3。
將生長(zhǎng)溫度升高到1050°C，保持生長(zhǎng)壓力50Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣流 量為1500sccm，向反應(yīng)室通入流量為28nmol/min的鋁源，生長(zhǎng)厚度為280nm的高溫 A1N成核層。
步驟3，在高溫A1N成核層3上，生長(zhǎng)AlGaN外延層4。
生長(zhǎng)溫度保持在1050°C，保持生長(zhǎng)壓力110Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣流量為1500sccm，向反應(yīng)室通入流量50pmol/min的鋁源和80pmol/min的鎵源，生長(zhǎng)厚度 為1500nm的非摻雜的AlGaN外延層。
步驟4，在AlGaN外延層4上，生長(zhǎng)Si摻雜的n型AlGaN勢(shì)壘層5。 生長(zhǎng)溫度保持在1050°C，保持生長(zhǎng)壓力110Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣流量 1500sccm，向反應(yīng)室同時(shí)通入流量為60pmol/min的鋁源、70pmol/min的鎵源以及 l-3pmol/min的Si源，生長(zhǎng)厚度為800nm的Si摻雜的AlGaN勢(shì)壘層。
步驟5，在n型AlGaN勢(shì)壘層5上，生長(zhǎng)多量子阱AlxGai.xN/AlyGai.yN層6， (x<y)。 生長(zhǎng)溫度保持在1050°C，保持生長(zhǎng)壓力130Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣流 量1500sccm，向反應(yīng)室同時(shí)通入流量為60pmol/min的鋁源和80nmol/min的鎵源，生 長(zhǎng)厚度為2-7nm的AlxGai.xN勢(shì)阱層；生長(zhǎng)溫度保持在1050°C，保持生長(zhǎng)壓力70Torr， 氫氣流量為1500sccm，氨氣流量1500sccm，向反應(yīng)室同時(shí)通入流量為80nmol/min的 鋁源，60pmol/min的鎵源，生長(zhǎng)厚度為2-10nm的AlyGai—yN勢(shì)壘層，量子阱的周期為 3-5個(gè)。
步驟6，在多量子阱AlxGa,.xN/AlyGaLyN層6上，生長(zhǎng)40%-60%的高Al組分p型 AlGaN勢(shì)壘層7。
生長(zhǎng)溫度保持在IOO(TC，保持生長(zhǎng)壓力100Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣流 量1500sccm，向反應(yīng)室同時(shí)通入流量為110nmol/min的鋁源、70nmol/min的鎵源，以 及3-5nmol/min的Mg源，生長(zhǎng)厚度為60nm的高Al組分的p型AlGaN勢(shì)壘層。
步驟7，在p型AlGaN勢(shì)壘層7上，生長(zhǎng)10%-25%的低Al組分p型AlGaN層8。 生長(zhǎng)溫度保持在IOO(TC，保持生長(zhǎng)壓力lOOTorr，氫氣流量為1500sccm，氨氣流 量1500sccm，向反應(yīng)室同時(shí)通入流量為90nmol/min的鋁源、130拜ol/min的鎵源以及 3-5nmol/min的Mg源，生長(zhǎng)厚度為60nm的低Al組分的p型AlGaN勢(shì)壘層。 步驟8，在所述的低Al組分p型AlGaN層8上，生長(zhǎng)p型GaN冒層9。 生長(zhǎng)溫度保持在950°C，保持生長(zhǎng)壓力70Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣流量 1500sccm，向反應(yīng)室同時(shí)通入流量為70|imol/min的鎵源，以及3-5nmol/min的Mg源， 生長(zhǎng)厚度為60nm的p型GaN冒層。
步驟9，在p型GaN冒層9上光刻出一圓形窗口 ，采用ICP刻蝕窗口區(qū)至p型AlGaN 勢(shì)壘層7。
(9a)光刻出光窗口對(duì)樣片甩正膠，轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/min，然后再在9(TC的烘箱 中烘15min，通過(guò)光刻以及顯影形成刻蝕所需的出光窗口；(9b) ICP刻蝕出光窗口 采用ICP干法刻蝕p型GaN層至p型AlGaN勢(shì)壘層， 刻蝕深度為140nm，刻蝕采用的氣體為C12/BC13，刻蝕采用的上電極功率為600W，偏 壓為OV，壓力為3Pa，刻蝕時(shí)間為100s，形成圓柱體的出光窗口。
步驟IO，采用NaOH溶液濕法刻蝕已形成的圓柱體窗口，形成類似圓錐體的出光 窗口區(qū)10。
將經(jīng)過(guò)二次刻蝕的樣片放入到15(TC的NaOH溶液中進(jìn)行濕法刻蝕，時(shí)間為lmin， 出光窗口由圓柱體變?yōu)轭悎A錐體，增大了整個(gè)器件的出光窗口。
步驟ll，在n型SiC襯底l的背面上光刻出n型電極的圖形，采用電子束蒸發(fā)工 藝，在電極圖形區(qū)蒸發(fā)n型歐姆接觸金屬，形成n型電極。
(lla)光刻出n型電極圖形為了更好地剝離金屬，首先在樣片上甩黏附劑，轉(zhuǎn) 速為8000轉(zhuǎn)/min，時(shí)間為30s，在溫度為16(TC的高溫烘箱中烘20min;然后再在該樣 片上甩正膠，轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/min，最后在溫度為8(TC的高溫烘箱中烘10min，光刻獲 得n型電極圖形；
(lib)打底膜采用DQ-500等離子體去膠機(jī)去除圖形區(qū)未顯影干凈的光刻膠薄 層，該步驟大大提高了剝離的成品率；
(llc)蒸發(fā)n型電極金屬采用VPC-1000電子束蒸發(fā)設(shè)備淀積Ni/Au兩層金屬； (lld)剝離n型金屬及退火在丙酮中浸泡40min以上后進(jìn)行超聲處理，然后用 氮?dú)獯蹈?；將樣片放入到快速退火爐中，首先向退火爐內(nèi)通入氮?dú)?0min左右，然后 在氮?dú)鈿夥障拢瑴囟葹?50'C條件下進(jìn)行70s的高溫退火，形成n型電極。
步驟12，在p型GaN冒層9上光刻出p型電極的圖形，采用電子束蒸發(fā)工藝，在
電極圖形區(qū)蒸發(fā)p型歐姆接觸金屬，形成p型電極。
(12a)光刻出p型電極圖形:首先在樣片上甩黏附劑，甩膠臺(tái)的轉(zhuǎn)速為8000轉(zhuǎn)/min，
時(shí)間為30s，將其放入溫度為16CrC的高溫烘箱中烘20min;之后再在該樣片上甩正膠，
甩膠臺(tái)的轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/min，放入溫度為80'C的高溫烘箱中烘10min，光刻獲得p型
電極圖形；
(12b)在p型電極圖形上采用VPC-1100電子束蒸發(fā)設(shè)備蒸發(fā)Ni/Au兩層金屬來(lái) 作為p型電極；
(12c)將進(jìn)行完上述處理的樣片放入丙酮中浸泡20min以上后進(jìn)行超聲處理，然 后用氮?dú)獯登?，之后再將該樣片放入到快速退火爐中，在空氣氣氛下，溫度為56(TC條 件下進(jìn)行10min的高溫退火，形成p型電極，完成器件制作。實(shí)施例四，在SiC襯底上，采用R正干法與濕法刻蝕制作出類似于圓錐體的出光 窗口，步驟如下
步驟l，在SiC基片l上，利用MOCVD工藝，生長(zhǎng)低溫A1N成核層2。 將襯底溫度降低為600°C，保持生長(zhǎng)壓力為50Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣
流量為1500sccm,向反應(yīng)室通入流量為28|imol/min的鋁源，生長(zhǎng)厚度為10nm的低溫
A1N成核層。
步驟2，在低溫A1N成核層2上，生長(zhǎng)高溫A1N成核層3。
將生長(zhǎng)溫度升高到1050°C，保持生長(zhǎng)壓力為50Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣 流量為1500sccm，向反應(yīng)室通入流量為28pmol/min的鋁源，生長(zhǎng)厚度為280nm的高 溫A1N成核層。
步驟3，在高溫A1N成核層3上，生長(zhǎng)AlGaN外延層4。
生長(zhǎng)溫度保持在1050°C，保持生長(zhǎng)壓力為110Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣流 量為1500sccm，向反應(yīng)室通入流量50pmol/min的鋁源和80pmol/min的鎵源，生長(zhǎng)厚 度為1500nm的非摻雜的AlGaN外延層。
步驟4，在AlGaN外延層4上，生長(zhǎng)Si摻雜的n型AlGaN勢(shì)壘層5。 生長(zhǎng)溫度保持在1050°C，保持生長(zhǎng)壓力為110Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣流 量1500sccm，向反應(yīng)室同時(shí)通入流量為60nmol/min的鋁源、7(Himol/min的鎵源以及 l-3pmol/min的Si源，生長(zhǎng)厚度為800nm的Si摻雜的AlGaN勢(shì)壘層。
步驟5，在n型AlGaN勢(shì)壘層5上，生長(zhǎng)多量子阱AlxGai.xN/AlyGai-yN層6， (x<y)。 生長(zhǎng)溫度保持在1050°C，保持生長(zhǎng)壓力為130Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣 流量1500sccm，向反應(yīng)室同時(shí)通入流量為60pmol/min的鋁源和80jimol/min的鎵源， 生長(zhǎng)厚度為2-7nm的AlxGai-xN勢(shì)阱層；生長(zhǎng)溫度保持在105CTC ，保持生長(zhǎng)壓力70Torr， 氫氣流量為1500sccm，氨氣流量1500sccm，向反應(yīng)室同時(shí)通入流量為80pmol/min的 鋁源，60|amol/min的鎵源，生長(zhǎng)厚度為2-10nm的AlyGai-yN勢(shì)壘層，量子阱的周期為 3-5個(gè)。
步驟6，在多量子阱AlxGa^N/AlyGaLyN層6上，生長(zhǎng)40%-60%的高Al組分p型 AlGaN勢(shì)壘層7。
生長(zhǎng)溫度保持在IOO(TC，保持生長(zhǎng)壓力為100Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣 流量1500sccm，向反應(yīng)室同時(shí)通入流量為110pmol/min的鋁源、70pmol/mm的鎵源， 以及3-5nmol/min的Mg源，生長(zhǎng)厚度為60nm的高Al組分的p型AlGaN勢(shì)壘層。步驟7，在p型AlGaN勢(shì)壘層7上，生長(zhǎng)10%-25%的低Al組分p型AlGaN層8。 生長(zhǎng)溫度保持在IOOCTC，保持生長(zhǎng)壓力為100Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣
流量1500sccm，向反應(yīng)室同時(shí)通入流量為卯pmol/min的鋁源、130^imol/min的鎵源以
及3-5(xmol/min的Mg源，生長(zhǎng)厚度為60nm的低Al組分的p型AlGaN勢(shì)壘層。 步驟8，在所述的低Al組分p型AlGaN層8上，生長(zhǎng)p型GaN冒層9。 生長(zhǎng)溫度保持在95(TC，保持生長(zhǎng)壓力為70Toit，氫氣流量為1500sccm，氨氣流
量1500sccm，向反應(yīng)室同時(shí)通入流量為70nmol/min的鎵源，以及3-5nmol/min的Mg
源，生長(zhǎng)厚度為60nm的p型GaN冒層。
步驟9，在p型GaN冒層9上光刻出圓形窗口 ，采用RIE刻蝕窗口區(qū)至p型AlGaN
勢(shì)壘層7。
(9a)在樣片表面涂上光刻膠，在轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/min的甩膠臺(tái)上進(jìn)行甩膠，然后 在90'C的烘箱中烘15min，通過(guò)光刻以及顯影形成刻蝕所需的出光窗口 ；
(9b)采用R正干法刻蝕p型GaN層至p型AlGaN勢(shì)壘層，刻蝕深度為140nm， 刻蝕采用的氣體為C12/BC13，刻蝕采用的電極功率為50W，偏壓為IOOV，壓力為10mT， 刻蝕時(shí)間為200s，形成底部在p型AlGaN勢(shì)壘層圓柱體的出光窗口 。
步驟IO，采用NaOH溶液濕法刻蝕已形成的圓柱體窗口，形成類似圓錐體的出光 窗口區(qū)10。
將經(jīng)過(guò)二次刻蝕的樣片放入到IO(TC的NaOH溶液中進(jìn)行濕法刻蝕，時(shí)間為4min， 出光窗口由圓柱體變?yōu)轭悎A錐體，增大了整個(gè)器件的出光窗口。
步驟ll，在n型SiC襯底l的背面上光刻出n型電極的圖形，采用電子束蒸發(fā)工 藝，在電極圖形區(qū)蒸發(fā)n型歐姆接觸金屬，形成n型電極。
(lla)光刻出n型電極圖形為了更好地剝離金屬，首先在樣片上甩黏附劑，轉(zhuǎn) 速為8000轉(zhuǎn)/min，時(shí)間為30s，在溫度為160。C的高溫烘箱中烘20min;然后再在該樣 片上甩正膠，轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/min，最后在溫度為80'C的高溫烘箱中烘10min，光刻獲 得n型電極圖形；
(lib)打底膜采用DQ-500等離子體去膠機(jī)去除圖形區(qū)未顯影干凈的光刻膠薄
層，該步驟大大提高了剝離的成品率；
(llc)蒸發(fā)n型電極金屬采用VPC-1000電子束蒸發(fā)設(shè)備淀積Ni/Au兩層金屬； (lld)剝離n型金屬及退火在丙酮中浸泡40min以上后進(jìn)行超聲處理，然后用
氮?dú)獯蹈桑粚悠湃氲娇焖偻嘶馉t中，首先向退火爐內(nèi)通入氮?dú)?0min左右，然后在氮?dú)鈿夥障?，溫度?50'C條件下進(jìn)行70s的高溫退火，形成n型電極。
步驟12，在p型GaN冒層9上光刻出p型電極的圖形，采用電子束蒸發(fā)工藝，在
電極圖形區(qū)蒸發(fā)p型歐姆接觸金屬，形成p型電極。
(12a)光刻出p型電極圖形首先在樣片上甩黏附劑，甩膠臺(tái)的轉(zhuǎn)速為8000轉(zhuǎn)/min，
時(shí)間為30s，將其放入溫度為16(TC的高溫烘箱中烘20min;之后再在該樣片上甩正膠，
甩膠臺(tái)的轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/min，放入溫度為8(TC的高溫烘箱中烘10min，光刻獲得p型
電極圖形；
(12b)在p型電極圖形上采用VPC-1100電子束蒸發(fā)設(shè)備蒸發(fā)Ni/Au兩層金屬來(lái) 作為p型電極；
(12c)將進(jìn)行完上述處理的樣片放入丙酮中浸泡20min以上后進(jìn)行超聲處理，然 后用氮?dú)獯蹈?，之后再將該樣片放入到快速退火爐中，在空氣氣氛下，溫度為56(TC條 件下進(jìn)行10min的高溫退火，形成p型電極，完成器件制作。
實(shí)施例五，在SiC襯底上，采用R正干法與濕法刻蝕制作出類似于圓錐體的出光 窗口，步驟如下
步驟l，在SiC基片l上，利用MOCVD工藝，生長(zhǎng)低溫A1N成核層2。 將襯底溫度降低為600°C，保持生長(zhǎng)壓力為50Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣
流量為1500sccm，向反應(yīng)室通入流量為28pmol/min的鋁源，生長(zhǎng)厚度為10nm的低溫
A1N成核層。
步驟2，在低溫A1N成核層2上，生長(zhǎng)高溫A1N成核層3。
將生長(zhǎng)溫度升高到1050°C，保持生長(zhǎng)壓力為50Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣 流量為1500sccm，向反應(yīng)室通入流量為28)amol/min的鋁源，生長(zhǎng)厚度為280nm的高 溫A1N成核層。
步驟3，在高溫A1N成核層3上，生長(zhǎng)AlGaN外延層4。
生長(zhǎng)蕰度保持在1050°C，保持生長(zhǎng)壓力為110Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣流 量為1500sccm，向反應(yīng)室通入流量50)xmol/min的鋁源和80(miol/min的鎵源，生長(zhǎng)厚 度為1500nm的非摻雜的AlGaN外延層。
步驟4，在AlGaN外延層4上，生長(zhǎng)Si摻雜的n型AlGaN勢(shì)壘層5。 生長(zhǎng)溫度保持在1050°C，保持生長(zhǎng)壓力為110Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣流 量1500sccm，向反應(yīng)室同時(shí)通入流量為60nmol/min的鋁源、70(xmol/min的鎵源以及 l-3pmol/min的Si源，生長(zhǎng)厚度為800nm的Si摻雜的AlGaN勢(shì)壘層。步驟5，在n型AlGaN勢(shì)壘層5上，生長(zhǎng)多量子阱AlxGai-xN/AlyGai.yN層6， (x<y)。 生長(zhǎng)溫度保持在1050°C，保持生長(zhǎng)壓力為130Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣 流量1500sccm，向反應(yīng)室同時(shí)通入流量為60|xmol/min的鋁源和80pmol/min的鎵源， 生長(zhǎng)厚度為2-7nm的AlxGa,.xN勢(shì)阱層；生長(zhǎng)溫度保持在1050°C ，保持生長(zhǎng)壓力7ffTbrr， 氫氣流量為1500sccm，氨氣流量1500sccm，向反應(yīng)室同時(shí)通入流量為80pmol/min的 鋁源，6(Himol/min的鎵源，生長(zhǎng)厚度為2-10nm的AlyGai.yN勢(shì)壘層，量子阱的周期為 3-5個(gè)。
步驟6，在多量子阱AlxGa^N/AlyGa"yN層6上，生長(zhǎng)40%-60%的高Al組分p型 AlGaN勢(shì)壘層7。
生長(zhǎng)溫度保持在IOO(TC，保持生長(zhǎng)壓力為100Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣 流量1500sccm，向反應(yīng)室同時(shí)通入流量為llOnmol/min的鋁源、70)amol/min的鎵源， 以及3-5nmol/min的Mg源，生長(zhǎng)厚度為60nm的高Al組分的p型AlGaN勢(shì)壘層。 步驟7，在p型AlGaN勢(shì)壘層7上，生長(zhǎng)10%-25%的低Al組分p型AlGaN層8。 生長(zhǎng)溫度保持在IOOO'C，保持生長(zhǎng)壓力為lOOToxx，氫氣流量為1500sccm，氨氣 流量1500sccm，向反應(yīng)室同時(shí)通入流量為9(^imol/min的鋁源、130nmol/min的鎵源以 及3-5nmol/min的Mg源，生長(zhǎng)厚度為60nm的低Al組分的p型AlGaN勢(shì)壘層。 步驟8，在所述的低Al組分p型AlGaN層8上，生長(zhǎng)p型GaN冒層9。 生長(zhǎng)溫度保持在95(TC，保持生長(zhǎng)壓力為70Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣流 量1500sccm，向反應(yīng)室同時(shí)通入流量為70|amol/min的鎵源，以及3-5pmol/min的Mg 源，生長(zhǎng)厚度為60nm的p型GaN冒層。
步驟9，在p型GaN冒層9上光刻出圓形窗口 ，采用R正刻蝕窗口區(qū)至p型AlGaN 勢(shì)壘層7。
(9a)在樣片表面涂上光刻膠，在轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/min的甩膠臺(tái)上進(jìn)行甩膠，然后 在9(TC的烘箱中烘15min，通過(guò)光刻以及顯影形成刻蝕所需的出光窗口 ；
(%)采用R正干法刻蝕p型GaN層至p型AlGaN勢(shì)壘層，刻蝕深度為140nm， 刻蝕采用的氣體為C12/BC13，刻蝕采用的電極功率為300W，偏壓為400V，壓力為7mT， 刻蝕時(shí)間為150s，形成圓柱體的出光窗口。
步驟IO,采用NaOH溶液濕法刻蝕已形成的圓柱體窗口，形成類似圓錐體的出光 窗口區(qū)10。
將經(jīng)過(guò)二次刻蝕的樣片放入到12(TC的NaOH溶液中進(jìn)行濕法刻蝕，時(shí)間為2min，出光窗口由圓柱體變?yōu)轭悎A錐體，增大了整個(gè)器件的出光窗口。
步驟ll，在n型SiC襯底1的背面上光刻出n型電極的圖形，采用電子束蒸發(fā)工 藝，在電極圖形區(qū)蒸發(fā)n型歐姆接觸金屬，形成n型電極。
(lla)光刻出n型電極圖形為了更好地剝離金屬，首先在樣片上甩黏附劑，轉(zhuǎn) 速為8000轉(zhuǎn)/min，時(shí)間為30s，在溫度為160。C的高溫烘箱中烘20min;然后再在該樣 片上甩正膠，轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/min，最后在溫度為8CTC的高溫烘箱中烘10min，光刻獲 得n型電極圖形；
(lib)打底膜采用DQ-500等離子體去膠機(jī)去除圖形區(qū)未顯影干凈的光刻膠薄 層，該步驟大大提高了剝離的成品率；
(llc)蒸發(fā)n型電極金屬采用VPC-1000電子束蒸發(fā)設(shè)備淀積Ni/Au兩層金屬； (lld)剝離n型金屬及退火在丙酮中浸泡40min以上后進(jìn)行超聲處理，然后用 氮?dú)獯蹈?；將樣片放入到快速退火爐中，首先向退火爐內(nèi)通入氮?dú)?0min左右，然后 在氮?dú)鈿夥障拢瑴囟葹?50"C條件下進(jìn)行70s的高溫退火，形成n型電極。
步驟12，在p型GaN冒層9上光刻出p型電極的圖形，采用電子束蒸發(fā)工藝，在
電極圖形區(qū)蒸發(fā)p型歐姆接觸金屬，形成p型電極。
(12a)光刻出p型電極圖形:首先在樣片上甩黏附劑，甩膠臺(tái)的轉(zhuǎn)速為8000轉(zhuǎn)/min，
時(shí)間為30s，將其放入溫度為160'C的高溫烘箱中烘20min;之后再在該樣片上甩正膠，
甩膠臺(tái)的轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/min，放入溫度為8(TC的高溫烘箱中烘10min，光刻獲得p型
電極圖形；
(12b)在p型電極圖形上采用VPC-1100電子束蒸發(fā)設(shè)備蒸發(fā)Ni/Au兩層金屬來(lái) 作為p型電極；
(12c)將進(jìn)行完上述處理的樣片放入丙酮中浸泡20min以上后進(jìn)行超聲處理，然 后用氮?dú)獯蹈?，之后再將該樣片放入到快速退火爐中，在空氣氣氛下，溫度為56(TC條 件下進(jìn)行10min的高溫退火，形成p型電極，完成器件制作。
實(shí)施例六，在SiC襯底上，采用R正干法與濕法刻蝕制作出類似于圓錐體的出光 窗口，步驟如下
步驟l，在SiC基片l上，利用MOCVD工藝，生長(zhǎng)低溫A1N成核層2。 將襯底溫度降低為600°C，保持生長(zhǎng)壓力為50Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣
流量為1500sccm，向反應(yīng)室通入流量為28|amol/min的鋁源，生長(zhǎng)厚度為10nm的低溫
A1N成核層。步驟2，在低溫A1N成核層2上，生長(zhǎng)高溫A1N成核層3。
將生長(zhǎng)溫度升高到105CTC，保持生長(zhǎng)壓力為50Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣 流量為1500sccm，向反應(yīng)室通入流量為28ymol/min的鋁源，生長(zhǎng)厚度為280nm的高 溫A1N成核層。
步驟3，在高溫A1N成核層3上，生長(zhǎng)AlGaN外延層4。
生長(zhǎng)溫度保持在1050°C，保持生長(zhǎng)壓力為110Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣流 量為1500sccm，向反應(yīng)室通入流量5(Himol/min的鋁源和80|imol/min的鎵源，生長(zhǎng)厚 度為1500nm的非摻雜的AlGaN外延層。
步驟4，在AlGaN外延層4上，生長(zhǎng)Si摻雜的n型AlGaN勢(shì)壘層5。 生長(zhǎng)溫度保持在I050°C，保持生長(zhǎng)壓力為llOTorr,氫氣流量為1500sccm，氨氣流 量1500sccm，向反應(yīng)室同時(shí)通入流量為60nmol/min的鋁源、70|imol/min的鎵源以及 l-3nmol/min的Si源，生長(zhǎng)厚度為800nm的Si摻雜的AlGaN勢(shì)壘層。
步驟5，在n型AlGaN勢(shì)壘層5上，生長(zhǎng)多量子阱AlxGa^N/AlyGa^N層6， (x<y)。 生長(zhǎng)溫度保持在1050°C，保持生長(zhǎng)壓力為130Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣 流量1500sccm，向反應(yīng)室同時(shí)通入流量為60pmol/min的鋁源和80nmol/min的鎵源， 生長(zhǎng)厚度為2-7nm的AlxGai.xN勢(shì)阱層；生長(zhǎng)溫度保持在1050°C ，保持生長(zhǎng)壓力70Torr， 氫氣流量為1500sccm，氨氣流量1500sccm，向反應(yīng)室同時(shí)通入流量為80^nol/min的 鋁源，60pmol/min的鎵源，生長(zhǎng)厚度為2-10nm的AlyGai.yN勢(shì)壘層，量子阱的周期為 3-5個(gè)。
步驟6，在多量子阱AlxGa,.xN/AlyGa!.yN層6上，生長(zhǎng)40%-60%的高Al組分p型 AlGaN勢(shì)壘層7。
生長(zhǎng)溫度保持在IOO(TC，保持生長(zhǎng)壓力為100Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣 流量1500sccm，向反應(yīng)室同時(shí)通入流量為110pmol/min的鋁源、70pmol/min的鎵源， 以及3-5pmol/min的Mg源，生長(zhǎng)厚度為60nm的高Al組分的p型AlGaN勢(shì)壘層。 步驟7，在p型AlGaN勢(shì)壘層7上，生長(zhǎng)10%-25%的低Al組分p型AlGaN層8。 生長(zhǎng)溫度保持在IOO(TC，保持生長(zhǎng)壓力為100Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣 流量1500sccm，向反應(yīng)室同時(shí)通入流量為90nmol/min的鋁源、130nmol/min的鎵源以 及3-5pmol/min的Mg源，生長(zhǎng)厚度為60nm的低Al組分的p型AlGaN勢(shì)壘層。 步驟8，在所述的低Al組分p型AlGaN層8上，生長(zhǎng)p型GaN冒層9。 生長(zhǎng)溫度保持在950'C，保持生長(zhǎng)壓力為70Torr，氫氣流量為1500sccm，氨氣流量1500sccm，向反應(yīng)室同時(shí)通入流量為70pmol/min的鎵源，以及3-5(omol/min的Mg 源，生長(zhǎng)厚度為60nm的p型GaN冒層。
步驟9，在p型GaN冒層9上光刻出圓形窗口，采用RIE刻蝕窗口區(qū)至p型AlGaN
勢(shì)壘層7。
(9a)在樣片表面涂上光刻膠，在轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/min的甩膠臺(tái)上進(jìn)行甩膠，然后 在90'C的烘箱中烘15min，通過(guò)光刻以及顯影形成刻蝕所需的出光窗口 ；
(9b)采用R正干法刻蝕p型GaN層至p型AlGaN勢(shì)壘層，刻蝕深度為140nm， 刻蝕采用的氣體為C12/BC13，刻蝕采用的電極功率為500W，偏壓為600V，壓力為5mT， 刻蝕時(shí)間為100s，形成圓柱體的出光窗口。
步驟IO，采用NaOH溶液濕法刻蝕已形成的圓柱體窗口，形成類似圓錐體的出光 窗口區(qū)10。
將經(jīng)過(guò)二次刻蝕的樣片放入到15CrC的NaOH溶液中進(jìn)行濕法刻蝕，時(shí)間為1min， 出光窗口由圓柱體變?yōu)轭悎A錐體，增大了整個(gè)器件的出光窗口。
步驟ll，在n型SiC襯底l的背面上光刻出n型電極的圖形，采用電子束蒸發(fā)工 藝，在電極圖形區(qū)蒸發(fā)n型歐姆接觸金屬，形成n型電極。
(lla)光刻出n型電極圖形為了更好地剝離金屬，首先在樣片上甩黏附劑，轉(zhuǎn) 速為8000轉(zhuǎn)/min，時(shí)間為30s，在溫度為160'C的高溫烘箱中烘20min;然后再在該樣 片上甩正膠，轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/min，最后在溫度為8(TC的高溫烘箱中烘10min，光刻獲 得n型電極圖形；
(lib)打底膜采用DQ-500等離子體去膠機(jī)去除圖形區(qū)未顯影干凈的光刻膠薄 層，該步驟大大提高了剝離的成品率；
(llc)蒸發(fā)n型電極金屬采用VPC-1000電子束蒸發(fā)設(shè)備淀積Ni/Au兩層金屬； (lld)剝離n型金屬及退火在丙酮中浸泡40min以上后進(jìn)行超聲處理，然后用 氮?dú)獯蹈?；將樣片放入到快速退火爐中，首先向退火爐內(nèi)通入氮?dú)?0min左右，然后 在氮?dú)鈿夥障拢瑴囟葹?5(TC條件下進(jìn)行70s的高溫退火，形成n型電極。
步驟12，在p型GaN冒層9上光刻出p型電極的圖形，采用電子束蒸發(fā)工藝，在
電極圖形區(qū)蒸發(fā)p型歐姆接觸金屬，形成p型電極。
(12a)光刻出p型電極圖形:首先在樣片上甩黏附齊U，甩膠臺(tái)的轉(zhuǎn)速為8000轉(zhuǎn)/min，
時(shí)間為30s，將其放入溫度為16(TC的高溫烘箱中烘20min;之后再在該樣片上甩正膠，
甩膠臺(tái)的轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/min，放入溫度為8(TC的高溫烘箱中烘10min，光刻獲得p型電極圖形；
(12b)在p型電極圖形上采用VPC-1100電子束蒸發(fā)設(shè)備蒸發(fā)Ni/Au兩層金屬來(lái) 作為p型電極；
(12c)將進(jìn)行完上述處理的樣片放入丙酮中浸泡20min以上后進(jìn)行超聲處理，然 后用氮?dú)獯蹈桑笤賹⒃摌悠湃氲娇焖偻嘶馉t中，在空氣氣氛下，溫度為56(TC條 件下進(jìn)行10min的高溫退火，形成p型電極，完成器件制作。
權(quán)利要求
1.一種基于SiC襯底的AlGaN基多量子阱uv-LED器件，包括低溫AlN成核層(2)、高溫AlN成核層(3)、本征AlGaN外延層(4)、Si摻雜的n型AlGaN勢(shì)壘層(5)、有源區(qū)(6)、p型AlGaN勢(shì)壘層(7)、低Al組分p型AlGaN層(8)和p型GaN冒層(9)，其特征在于p型GaN冒層處設(shè)有窗口區(qū)(10)，使產(chǎn)生的光由頂部冒層發(fā)出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的AlGaN基多量子阱uv-LED器件，其特征在于窗口區(qū) (10)的形狀類似為圓錐體。
3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的AlGaN基多量子阱uv-LED器件，其特征在于窗口區(qū) (10)的底部位于p型AlGaN勢(shì)壘層(7)厚度的三分之二處。
4. 一種基于SiC襯底的AlGaN基多量子阱uv-LED器件的制作方法，包括 如下步驟1) 在SiC基片上，利用MOCVD工藝，生長(zhǎng)低溫A1N成核層；2) 在低溫A1N成核層上，生長(zhǎng)高溫AIN成核層；3) 在高溫A1N成核層上，生長(zhǎng)AlGaN外延層；4) 在AlGaN外延層上，生長(zhǎng)Si摻雜的n型AlGaN勢(shì)壘層；5) 在n型AlGaN勢(shì)壘層上，生長(zhǎng)多量子阱AlxGai-xN/AlyGai-yN層(x〈y);6) 在多量子阱AlxGai-xN/AlyGa!-yN層上，生長(zhǎng)40W-60。/。的高Al組分p型AlGaN 勢(shì)壘層；7) 在p型勢(shì)壘層上，生長(zhǎng)10%-25%的低Al組分p型AlGaN層；8) 在所述的低Al組分p型AlGaN層上，生長(zhǎng)p型GaN層；9) 在p型GaN冒層上先光刻出圓形窗口 ，再采用ICP刻蝕窗口區(qū)至p型AlGaN 勢(shì)壘層，刻蝕采用的氣體為C12/BC13，上電極功率為200W-600W，偏壓為0-100V， 壓力為l-3Pa，刻蝕時(shí)間為跡200s;10) 采用100'C-15CTC的NaOH溶液濕法刻蝕已形成的刻蝕窗口 ，刻蝕時(shí)間為 l-4min，形成類似圓錐體的出光窗口區(qū)；11) 在n型SiC襯底的背面光刻出n型電極的圖形，采用電子束蒸發(fā)工藝，在 電極圖形區(qū)蒸發(fā)n型歐姆接觸金屬，形成n型電極；12) 在p型GaN冒層光刻出p型電極的圖形，采用電子束蒸發(fā)工藝，在電極圖形區(qū)蒸發(fā)p型歐姆接觸金屬，形成p型電極，完成器件制作。
5. —種基于SiC襯底上的AlGaN基多量子阱uv-LED器件的制作方法，包 括如下步驟1) 在SiC基片上，利用MOCVD工藝，生長(zhǎng)低溫A1N成核層；2) 在低溫A1N成核層上，生長(zhǎng)高溫A1N成核層；3) 在高溫A1N成核層上，生長(zhǎng)AlGaN外延層；4) 在AlGaN外延層上，生長(zhǎng)Si摻雜的n型AlGaN勢(shì)壘層；5) 在n型AlGaN勢(shì)壘層上，生長(zhǎng)多量子阱AlxGai-xN/AlyGawN層(x〈y);6) 在多量子阱AlxGa!-xN/AlyGai-yN層上，生長(zhǎng)40%-60%的高Al組分p型AlGaN 勢(shì)壘層；7) 在p型勢(shì)壘層上，生長(zhǎng)10%-25%的低Al組分p型AlGaN層；8) 在所述的低Al組分p型AlGaN層上，生長(zhǎng)p型GaN層；9) 在p型GaN冒層上先光刻出圓形窗口，再采用R正刻蝕窗口區(qū)至p型AlGaN 勢(shì)壘層，刻蝕采用的氣體為C12/BC13，電極功率為50W-500W，偏壓為100-600V， 壓力為5-10mT，刻蝕時(shí)間為100-200s;10) 采用10(rC-15(TC的NaOH溶液濕法刻蝕已形成的刻蝕窗口 ，刻蝕時(shí)間為 l-4min，形成圓錐體的出光窗口區(qū)；11) 在n型SiC襯底的背面光刻出n型電極的圖形，采用電子束蒸發(fā)工藝，在 窗口區(qū)蒸發(fā)n型歐姆接觸金屬，形成n型電極；12) 在p型GaN冒層光刻出p型電極的圖形，采用電子束蒸發(fā)工藝，在窗口區(qū) 蒸發(fā)p型歐姆接觸金屬，形成p型電極，完成器件制作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于SiC襯底的AlGaN基uv-LED器件及其制作方法，它涉及到微電子技術(shù)領(lǐng)域。該器件自下而上依次包括低溫AlN成核層(2)、高溫AlN成核層(3)、本征AlGaN外延層(4)、n-AlGaN勢(shì)壘層(5)、有源區(qū)(6)、p-AlGaN勢(shì)壘層(7)、低Al組分p型AlGaN層(8)、p型GaN冒層(9)，以及在p型GaN冒層設(shè)有的窗口區(qū)(10)。該器件通過(guò)干法刻蝕p-GaN冒層至電子勢(shì)壘層p-AlGaN，形成了圓柱狀的出射光窗口，二次濕法刻蝕將柱狀出射光窗口變?yōu)閳A錐狀窗口，增大了窗口的出射孔徑，同時(shí)使得出射光的傳播距離減少。本發(fā)明由于采用刻蝕的方法使得電子勢(shì)壘層p-AlGaN的表面粗化，進(jìn)一步提高了出射光的出射效率，且工藝簡(jiǎn)單，成本低，重復(fù)性好，可靠性高，可用于水質(zhì)檢測(cè)，醫(yī)療探測(cè)、生物制藥以及白光照明中。
文檔編號(hào)H01L33/00GK101515615SQ20091002176
公開日2009年8月26日 申請(qǐng)日期2009年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者周小偉, 李培咸, 凌 楊, 躍 郝, 馬曉華 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)