CN103956415A - GaN基发光二极管的制备方法 - Google Patents

GaN基发光二极管的制备方法 Download PDF

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CN103956415A CN201410192628.6A CN201410192628A CN103956415A CN 103956415 A CN103956415 A CN 103956415A CN 201410192628 A CN201410192628 A CN 201410192628A CN 103956415 A CN103956415 A CN 103956415A
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黄亚军
王莉
樊中朝
刘志强
伊晓燕
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Institute of Semiconductors of CAS
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
    • H01L33/0075—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds comprising nitride compounds

Abstract

一种GaN基发光二极管的制备方法，包括如下步骤：步骤1：在一衬底上依序生长缓冲层和n型GaN层；步骤2：采用光刻的方法，在n型GaN层上制备选择性生长掩膜；步骤3：在去掉选择性生长掩膜的n型GaN层的上面依序生长多量子阱层和p型GaN层；步骤4：将n型GaN层上保留的选择性生长掩膜刻蚀掉；步骤5：在p型GaN层和暴露的n型GaN层上生长透明电极层；步骤6：在p型GaN层上的透明电极层上制作金属电极，在n型GaN层上的透明电极层上制作金属电极，完成制备。本发明取消了器件制备过程中的台面干法刻蚀工艺，完全避免了台面刻蚀时造成量子阱以及P型GaN的损伤，不仅有效降低了材料生长过程的气源的消耗，还采用湿法工艺完成台面，省略了干法刻蚀设备的需求，大大节约了生产成本。

Description

GaN基发光二极管的制备方法
技术领域
本发明用于半导体光电子器件制造技术领域，具体涉及到一种GaN基发光二极管的制备方法。
背景技术
GaN基半导体材料是新型的宽禁带直接带隙半导体材料，具有优异的物理、化学性质。以GaN基LED为核心的半导体照明产品具有发光效率高、节能、寿命长、绿色环保等优点，被列入国家中长期发展规划纲要第一重点领域的第一优先主题。在彩色显示、装饰照明灯诸多领域得到了广泛应用并逐步进入半导体照明时代。
目前正装GaN基LED器件制备过程中，普遍采用材料生长、台面刻蚀、透明电极和金属电极制备的流程进行制备，流程中台面刻蚀等离子体对于量子阱以及P型GaN的损伤无法有效消除；生产成本也难以进一步降低。
本发明之前，通常通过降低掩膜沉积功率、蒸发金属掩膜、减小台面刻蚀功率等手段进行降低等离子体的损伤，但效果并不理想。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种GaN基发光二极管的制备方法。该方法通过分步生长GaN材料，进行量子阱、P型GaN的选择性生长，取消了器件制备过程中的台面干法刻蚀工艺，完全避免了台面刻蚀时由于等离子体轰击造成量子阱以及P型GaN的损伤，不仅有效降低了材料生长过程的气源的消耗，还采用湿法工艺完成台面，省略了干法刻蚀设备的需求，大大节约了生产成本。
本发明提供一种GaN基发光二极管的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：在一衬底上依序生长缓冲层和n型GaN层；
步骤2：采用光刻的方法，在n型GaN层上制备选择性生长掩膜；
步骤3：在去掉选择性生长掩膜的n型GaN层的上面依序生长多量子阱层和p型GaN层；
步骤4：将n型GaN层上保留的选择性生长掩膜刻蚀掉；
步骤5：在p型GaN层和暴露的n型GaN层上生长透明电极层；
步骤6：在p型GaN层上的透明电极层上制作金属电极，在n型GaN层上的透明电极层上制作金属电极，完成制备。
本发明的有益效果是，该方法通过分步生长GaN材料，进行量子阱、P型GaN的选择性生长，取消了器件制备过程中的台面干法刻蚀工艺，完全避免了台面刻蚀时由于等离子体轰击造成量子阱以及P型GaN的损伤，不仅有效降低了材料生长过程的气源的消耗，还采用湿法工艺完成台面，忽略了干法刻蚀设备的需求，大大节约了生产成本。
附图说明
为进一步说明本发明的内容，以下结合具体的实施方式对本发明做详细的描述，其中：
图1是本发明的制备流程图；
图2是GaN基LED外延材料的剖面示意图，在蓝宝石衬底1上采用外延的方法生长非掺杂的GaN缓冲层2和n-GaN层3；
图3是在图2所示外延材料上制备的选择性生长掩膜层4；
图4是利用图3所示外延材料上选择性生长有源层5，p-GaN层6；
图5是材料生长过程结束后去除选择性生长掩膜层4的示意图；
图6是通过蒸发在图5所示的氮化镓材料上制备透明电极层7的示意图；
图7是通过光刻和蒸发在图6所示的氮化镓材料上制备金属电极8的示意图。
具体实施方式
请参阅图1及图2-7所示，本发明提供一种GaN基发光二极管的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：在一衬底1上依序生长缓冲层2和n型GaN层3(参阅图2)，所述衬底1为蓝宝石衬底，缓冲层2为非掺杂的GaN层，n型GaN层3为重掺杂的n型GaN层；
步骤2：采用PECVD、光刻和湿法腐蚀的方法，在n型GaN层3上制备选择性生长掩膜4(参阅图3)，该LED芯片掩膜4的材料为SiO2、SiN或SiON，掩膜厚度在0.05-1μm；
步骤3：在去掉LED芯片掩膜4的n型GaN层3的上面制作生长多量子阱层5和p型GaN层6(参阅图4)；
步骤4：采用湿法腐蚀的方法，将n型GaN层3上保留的LED芯片掩膜4刻蚀掉，暴露出重掺杂的n型GaN表面(参阅图5)；
步骤5：在p型GaN层6和暴露的n型GaN层3上生长透明电极层7，透明电极层采用氧化铟锡材料，厚度在0.01-2μm(参阅图6)；
步骤6：通过光刻、蒸发和剥离的方法，在p型GaN层6上的透明电极层7上制作金属电极8，在n型GaN层3上的透明电极层7上制作金属电极8(参阅图7)，金属导电电极采用Cr/Pt/Au金属体系，厚度在0.01-2μm，完成制备。
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详细说明，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 (5)

1.一种GaN基发光二极管的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：在一衬底上依序生长缓冲层和n型GaN层；
步骤2：采用光刻的方法，在n型GaN层上制备选择性生长掩膜；
步骤3：在去掉选择性生长掩膜的n型GaN层的上面依序生长多量子阱层和p型GaN层；
步骤4：将n型GaN层上保留的选择性生长掩膜刻蚀掉；
步骤5：在p型GaN层和暴露的n型GaN层上生长透明电极层；
步骤6：在p型GaN层上的透明电极层上制作金属电极，在n型GaN层上的透明电极层上制作金属电极，完成制备。
2.根据权利要求1所述的GaN基发光二极管的制备方法，其中所述衬底为蓝宝石衬底。
3.根据权利要求1所述的GaN基发光二极管的制备方法，其中缓冲层为非掺杂的GaN层。
4.根据权利要求1所述的GaN基发光二极管的制备方法，其中选择性生长掩膜的材料为SiO2、SiN或SiON。
5.根据权利要求1所述的GaN基发光二极管的制备方法，其中透明电极层的材料为ITO。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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