CN103000775A

CN103000775A - 氮化镓基衬底光子晶体发光二极管制作方法

Info

Publication number: CN103000775A
Application number: CN2012105500298A
Authority: CN
Inventors: 谢海忠; 卢鹏志; 耿雪妮; 杨华; 李璟; 伊晓燕; 王军喜; 王国宏; 李晋闽
Original assignee: Institute of Semiconductors of CAS
Current assignee: Institute of Semiconductors of CAS
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2012-12-17
Publication date: 2013-03-27

Abstract

一种氮化镓基衬底光子晶体发光二极管制作方法，包括如下步骤：步骤1：取一衬底，在该衬底的侧面用激光打孔，形成光子晶体结构；步骤2：在衬底上采用MOCVD方法依次生长成核层、N型掺杂层、多量子阱发光层、P型掺杂层和ITO层；步骤3：采用光刻的方法，在ITO层上的一侧向下刻蚀，形成台面；步骤4：在ITO层上制备P型电极；步骤5：在台面上制备N型电极，完成制备。

Description

氮化镓基衬底光子晶体发光二极管制作方法

技术领域

本发明属于半导体技术领域，特别是指一种氮化镓基衬底光子晶体发光二极管制作方法。

背景技术

由于发光二极管具有节能、环保，寿命长等优点，在未来几年后，发光二极管有可能取代白炽灯、荧光灯等传统照明灯具，而进入千家万户。目前，氮化物基发光二极管材料主要异质外延生长在蓝宝石、硅、碳化硅等衬底上。由于氮化镓材料的折射率与空气存在较大差别，在逃逸界面处发生的光全反射效应，使得发光二极管器件的光提取受到非常大的限制。T.Fujii，Y.Gao，等人在Appl.Phys.Lett.84(2004)855.提出了氮化镓基发光二极管表面粗化技术来提高发光二极管的提取效率。在此之后，表面粗化是常用的提高发光二极管光提取效率的关键技术。但是，之前的表面粗化技术主要集中在p型氮化镓表面粗化、氧化铟锡透明导电层表面粗化、蓝宝石衬底背面粗化、氮化镓外延层的侧面粗化等。近年来，有人利用光子晶体的带隙结构提高发光二极管的出光效率，利用半导体工艺的方法制备出了光子晶体结构，从实验上验证了光子晶体提高发光二极管出光效率的效果。目前有多种加工光子晶体的方法，主要利用电子束曝光生成图形，利用反应离子束刻蚀(RIE)转移图形的方法。

本技术采用激光加工技术，将发光二极管蓝宝石衬底的侧面进行钻孔，获得了横向的光子晶体结构，大大提高了发光二极管的提取效率。本技术存在着明显的优势，使工艺工序大大优化，而且使生产周期和成本大幅下降。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种氮化镓基衬底光子晶体发光二极管及其制作方法，其是在发光二极管芯片工艺制作中，对氮化镓基发光二极管衬底用激光加工成横向光子晶体，可以大大提高出光效率，使得发光二极管外量子效率提升，特别适合大尺寸功率型晶粒的制作。

为达到上述目的，本发明提供一种氮化镓基衬底光子晶体发光二极管制作方法，包括如下步骤：

步骤1：取一衬底，在该衬底的侧面用激光打孔，形成光子晶体结构；

步骤2：在衬底上采用MOCVD方法依次生长成核层、N型掺杂层、多量子阱发光层、P型掺杂层和ITO层；

步骤3：采用光刻的方法，在ITO层上的一侧向下刻蚀，形成台面；

步骤4：在ITO层上制备P型电极；

步骤5：在台面上制备N型电极，完成制备。

附图说明

为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：

图1是本发明的结构剖面示意图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明提供一种氮化镓基衬底光子晶体发光二极管制作方法，包括如下步骤：

步骤1：取一衬底21，衬底21的材料为蓝宝石、Si、SiC、GaAs或玻璃。在该衬底21的侧面用激光打孔，或者用光刻方法制作出图形，利用ICP干法刻蚀的方法形成光子晶体结构；其中该衬底21的侧面形成光子晶体结构，光子晶体结构为规则的或者不规则的光子晶体结构。该衬底21侧面光子晶体孔径为100nm-10um。量子阱发出的光线经过光子晶体时，光程会发生改变，从而有利于发光二极管的外量子效率的提取。

步骤2：在衬底21上采用MOCVD方法依次生长：成核层22，n型掺杂层23，该n型掺杂层23的材料为n-GaN，该n-GaN采用Si掺杂，厚度为1-5um。多量子阱发光层24的材料为InGaN/GaN，厚度为50500nm、其中多量子阱发光层24的周期数为1-100。P型掺杂层25的材料为p型GaN，其是采用Mg掺杂，厚度为200-500nm。ITO层26的材料为95％的InO₂，5％SnO₂，厚度为10-1000nm。其中在ITO层26上的一侧向下刻蚀形成台面23’，刻蚀深度到达N型掺杂层23内。

步骤3：采用光刻的方法，利用ICP刻蚀在ITO层26上的一侧向下刻蚀，形成台面23’；刻蚀深度不能穿透n型掺杂层23，深度到n型掺杂层23厚度的中间。

步骤4：在ITO层26上制备P型电极27；P型电极材料为Cr/Pt/Au，厚度为：100/400/

步骤5：在台面23’上制备N型电极28，完成制备。

N型电极28的材料为Cr/Pt/Au，厚度为：100/400/

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种氮化镓基衬底光子晶体发光二极管制作方法，包括如下步骤：

步骤4：在ITO层上制备P型电极；

步骤5：在台面上制备N型电极，完成制备。

2.根据权利要求1所述的氮化镓基衬底光子晶体发光二极管制作方法，其中衬底的材料为蓝宝石、Si、SiC、GaAs或玻璃。

3.根据权利要求1所述的氮化镓基衬底光子晶体发光二极管制作方法，其中该衬底的侧面形成光子晶体结构，该光子晶体结构为规则的或者不规则的光子晶体结构。

4.根据权利要求1所述的氮化镓基衬底光子晶体发光二极管制作方法，其中该衬底侧面激光打孔的孔的直径为100nm-10um。

5.根据权利要求1所述的氮化镓基衬底光子晶体发光二极管制作方法，其中在ITO层上的一侧向下刻蚀形成台面，刻蚀深度到达N型掺杂层内。

6.根据权利要求1所述的氮化镓基衬底光子晶体发光二极管制作方法，其中成核层n型掺杂层的材料为n-GaN，厚度为1-5um，多量子阱发光层的材料为InGaN/GaN，厚度为50-500nm、P型掺杂层的材料p-GaN，厚度为200-500nm，ITO层的材料为95％的InO₂，5％SnO₂，厚度为10-1000nm。

7.根据权利要求1所述的氮化镓基衬底光子晶体发光二极管制作方法，其中多量子阱发光层的周期数为1-100。