《炬丰科技-半导体工艺》用于紫外发光二极管的

书籍：《炬丰科技-半导体工艺》

文章：用于紫外发光二极管的碳化硅上的氮化铝镓

编号：JFKJ-21-1173

作者：华林科纳

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一直在使用碳化硅（碳化硅）衬底生长氮化铝(AlGaN)结构，针对278nm深紫外(UV-C，100-280nm波长)发光二极管(LED)。使用薄膜翻转芯片设备的表面粗糙化，使光提取效率(LEE)比光滑表面的LED提高了3倍。在低TDD[线程位错密度]的碳化硅上生长AlGaNLEd的能力为制造高亮度、高LEE的高亮度、高功率UVled开辟了新的方法。260-280nm的波长范围通过破坏病原体的DNA和RNA分子实现有效消毒。

热衷于对抗耐抗生素的细菌，如艰难梭菌(C。差异。），这种方法确实很难用化学方法来杀死。相比之下，紫外线消毒减少了碳菌的差异。由于许多因素，制造高效的UV-cled一直具有挑战性。材料质量可以通过使用碳化硅而不是蓝宝石，由于更紧密的晶格和热膨胀匹配。然而，与蓝宝石不同的是，由于UV-C光的带隙较窄，它被碳化硅强烈吸收。事实上，蓝宝石经常被用于uv-cled。

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在c平面晶体取向（0001）硅面的2英寸6H碳化硅上进行了低压金属有机化学气相沉积。AlGaN层从1200°C和1000°C和3.2μmAlN缓冲液开始生长（图1 (a)UV-CLED结构示意图。(b)APT三维重建显示EBL层和4个MQWs；从APT重建中沿[0001]方向提取的(c)1D浓度谱。采样体积尺寸为20nmx20nmx50nm，从(a)中的虚线矩形开始）。在1100nm的层间中降低了Al含量，然后在1175°C下培养了550nm的。多量子阱(MQW)区域由4对2.7nm/9nm的/孔/势垒组成。该结构还包括一个AlGaN电子阻断层(EBL)。

由于UCSB在2018年报道了一种“新型的底物预处理”(在1250°C的氨/氢中退火)和一个多步骤的3步3x(3D/2D)生长过程，AlN缓冲液是无裂纹的。AlN缓冲液还降低了线程位错密度~109/cm2。

图2 (a)EQE作为由同一外延样品处理的不同278nm紫外led的电流密度的函数。(b)未翻转的UVLED在碳化硅原理图与p侧朝上。（c、d）薄膜翻转芯片(TFFC)UVLED（面积~0.1mm2）、表面粗糙化前(c)、粗糙后(d)。

使用原子探针断层扫描(APT)来研究这种材料，声称其首次用于uv-led结构。然后将该材料制造成TO-39机头的薄膜翻转芯片设备。使用六氟化硫等离子体蚀刻法去除碳化硅生长基物。并且使用氢氧化钾溶液来粗糙化翻转的AlN发光表面，通过减少对LED材料的反射来增加光的输出。此外，p-GaN的厚度尽可能地减少，因为材料吸收了UV-C辐射。这两种措施，随着增加p接触的反射率，估计可以提高光提取效率提高3倍。

在95mA的注入电流下，粗糙的UV-CLED具有7.6mW(82mW/mm2)的光输出功率和1.8%的外部量子效率。斜率效率为89μW/mA。接通电压为4.3V。LEE估计为33%，是AlGaNLED的最高报告。

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