[發(fā)明專利]一種發(fā)光二極管的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110196359.7
• 申請日: 2011-07-14
• 公開（公告）號: CN102244162A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于彤軍;龍浩;賈傳宇;楊志堅(jiān);張國義
• 申請（專利權(quán)）人: 北京燕園中鎵半導(dǎo)體工程研發(fā)中心有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11360
• 代理人: 蘇愛華

1.一種LED的制備方法，具體包括如下步驟：

1)在襯底上形成過渡層，所述過渡層由碳納米管與InN或高In組分的InGaN外延層材料組成；

2)在上述過渡層上生長LED外延片；

3)對LED外延片進(jìn)行光刻、刻蝕、沉積電極、封裝工藝，制備正裝結(jié)構(gòu)LED；或轉(zhuǎn)移襯底，對襯底進(jìn)行分離，將原有襯底與LED層剝離，再進(jìn)行光刻、刻蝕、沉積電極、封裝工藝，制備垂直結(jié)構(gòu)LED。

2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟1)具體制備工藝步驟是：

(a)在襯底上排列碳納米管，或通過沉積一層催化劑層，通入碳源反應(yīng)氣體，利用加熱或者激光照射等辦法生長碳納米管；

(b)在上述碳納米管陣列上再采用MBE、MOCVD技術(shù)，生長InN或高In組分的InGaN外延層，形成InN或InGaN和碳納米管的結(jié)合。

3.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述襯底為藍(lán)寶石襯底、碳化硅襯底、GaN襯底、Si襯底或LiAlO₂襯底。

4.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，碳納米管為單壁、多壁，鋪設(shè)單層或多層碳納米管，碳納米管的直徑為1-100納米，碳納米管的排列形狀為矩形、六角形、正方形、平行四邊形或金字塔形、六角柱，四面體，重復(fù)周期10納米-100微米，整體尺度從1微米到6英寸。

5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟2)具體制備工藝步驟是：采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法MOCVD、分子束外延MBE或氫化物氣相外延方法HVPE，依次生長高溫GaN薄膜、n型GaN層、量子阱結(jié)構(gòu)及p型GaN層。

6.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述高溫GaN薄膜的厚度在500納米-10微米，若采用MOCVD生長，溫度范圍在1000-1100℃，壓力范圍為50-700Torr，若采用MBE生長，溫度為700-900℃。

7.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述n型GaN層的厚度在500納米-3微米，n型載流子采用硅等元素?fù)诫s，電子濃度為10¹⁷-10²⁰cm^-3，若采用MOCVD生長，溫度范圍在1000-1100℃，壓力在50-700Torr，若采用MBE生長，溫度為700-900℃。

8.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述量子阱結(jié)構(gòu)包括：1-20個周期的量子阱結(jié)構(gòu)，每個量子阱結(jié)構(gòu)由阱區(qū)及壘區(qū)組成，所述阱區(qū)為In組分在5％-30％的InGaN材料，厚度為1納米-10納米，如采用MOCVD生長阱區(qū)溫度為650-800℃，壓力在250-450Torr；所述壘區(qū)為GaN或其他禁帶寬度大于阱區(qū)的半導(dǎo)體材料，厚度為10納米-250納米；壘區(qū)為本征半導(dǎo)體或n型摻雜半導(dǎo)體，摻雜濃度為10¹⁵-10¹⁷cm^-3，若采用MOCVD生長壘區(qū)，溫度為700-1020℃，壓力為250-450Torr。

9.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述p型GaN材料厚度為150納米-500納米，p型摻雜采用Mg等元素，空穴濃度為10¹⁷-10¹⁹cm^-3，采用MOCVD生長，溫度為900-1050℃，壓力為100-450Torr。

10.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟3)中，所述垂直結(jié)構(gòu)LED的制備包括：轉(zhuǎn)移襯底和分離，將原有襯底與LED層剝離，其中，轉(zhuǎn)移襯底具體為：在LED外延片中的p型GaN上利用電鍍、鍵合或其他技術(shù)制備一層厚度超過300微米的Cu、Ni、Si，Cu-Mo-Cu金屬復(fù)合襯底或其他合金等作為具有導(dǎo)電和導(dǎo)熱功能的支撐襯底；襯底分離為：激光剝離技術(shù)、機(jī)械研磨、化學(xué)腐蝕、加熱處理或自分離技術(shù)，具體是：采用紅外激光器、紅光激光器或者準(zhǔn)分子激光器、固體紫外激光器對已鍵合轉(zhuǎn)移襯底的LED背面進(jìn)行照射實(shí)現(xiàn)分離；或進(jìn)行機(jī)械研磨去除原有襯底；或采用500-750℃局部加熱分解過渡層。