[發明專利]將氮化鎵基發光二極管的外延結構表面粗化的方法

有效

• 申請號: 201210056638.8
• 申請日: 2012-03-06
• 公開（公告）號: CN102544289A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 田婷;張逸韻;耿雪妮;李璟;伊曉燕;王國宏
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L33/22
• 分類號: H01L33/22;H01L33/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 湯保平

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，特別是指一種將氮化鎵基發光二極管的外延結構表面粗化的方法。

背景技術

氮化鎵基LED是一種發光器件，所以LED的發光效率是衡量LED器件好壞至關重要的指標之一。而提高LED器件的提取效率成為提高其發光效率的主要因素。當光線由LED有源區出射到空氣的過程中，由氮化鎵、ITO等透明電極與空氣間較大的折射率差導致光線在空氣與LED透明電極的界面發生全反射，只有少量的光線能夠逃逸出LED器件。因為氮化鎵材料折射率非常高，全反射臨界角很小，有源區產生的光只有少數逃逸出材料體外，氮化鎵材料的出射率僅為4％。所以LED的光提取效率還有很大的提升空間。通過采用改變芯片形狀以及出光面粗化技術，可以有效減少光線在出光表面的全反射，大大提高了光子逃逸出LED器件的概率，有效地提高器件的發光效率。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種將氮化鎵基發光二極管的外延結構表面粗化的方法，該方法是與后工藝相互配合，可以提高發光二極管芯片的提取效率。該方法還具有制作工藝簡單、成本極低，而且比較環保等優點。

本發明提供一種將氮化鎵基發光二極管的外延結構表面粗化的方法，包括以下步驟：

步驟1：取一外延結構；

步驟2：配制一預定比例的混合溶液，將外延結構表面浸入混合溶液中，隨即撈出；

步驟3：烘干，從而在外延結構的表面形成規則排列的由混合溶液析出的顆粒掩膜；

步驟4：以所述的顆粒掩膜作為掩膜，對外延結構表面進行刻蝕，使得外延結構表面粗糙化；

步驟5：清洗去掉外延結構上的掩膜，完成粗化方法的制備。

其中步驟1之后還包括，在外延結構上制備一層透明電極，表面粗化是在透明電極上進行的。

其中所述顆粒掩膜的顆粒的直徑為300nm至5μm。

其中混合溶液由氯化鈉、水和乙醇配制。

其中混合溶液中的氯化鈉飽和溶液和乙醇的體積比為1∶1-1∶10。

其中烘干的溫度為80℃-130℃。

其中外延結構表面浸入混合溶液中的時間為3秒-60秒。

其中透明電極的材料為氧化銦錫或氧化鋅，或及其組合，其厚度為100nm-1μm。

附圖說明

為使審查員能進一步了解本發明的結構、特征及其目的，以下結合附圖及較佳具體實施例的詳細說明如后，其中：

圖1為本發明第一實施例，是在氮化鎵基發光二極管的外延結構上形成顆粒掩膜的示意圖；

圖2為本發明第一實施例表面粗化后的結構示意圖；

圖3為本發明第二實施例，是在氮化鎵基發光二極管的外延結構上制備的透明電極上形成顆粒掩膜的示意圖；

圖4為本發明第二實施例表面粗化后的結構示意圖。

具體實施方式

請參閱圖1至圖2所示，是本發明的第一實施例，本發明提供一種將氮化鎵基發光二極管的外延結構表面粗化的方法，包括以下步驟：

步驟1：取一外延結構1，該外延結構包括襯底11、氮化鎵LED層12，而氮化鎵LED層12包括一氮化鎵(GaN)低溫緩沖層、一非摻雜氮化鎵(GaN)過渡層、一摻硅(Si)的n型氮化鎵(GaN)電子注入層、一氮化鎵(GaN)/銦鎵氮(In_xGa_1-xN)多量子阱發光層、一p型鋁鎵氮(Al_yGa_1-yN)電子阻擋層、一摻鎂(Mg)的p型氮化鎵(GaN)空穴注入層，其中，0≤x≤1，0≤y≤1。

步驟2：配制一預定比例的混合溶液，該混合溶液由氯化鈉、水和乙醇配制，其中氯化鈉飽和水溶液和乙醇的體積比為1∶1-1∶10，然后將外延結構1表面浸入混合溶液中3秒至60秒，隨即撈出；

步驟3：將帶有混合溶液的外延結構1放在溫度為80-130℃的熱板上烘干，利用液體的表面張力和乙醇的揮發性在氮化鎵LED層12的表面形成規則排列的由混合溶液析出的顆粒掩膜2，所述顆粒掩膜2的顆粒的直徑為300nm至5μm，顆粒掩膜2的顆粒的直徑由混合溶液中乙醇的比例來控制；

步驟4：以所述的顆粒掩膜2作為掩膜，利用反應離子RIE或感應耦合等離子ICP設備進行干法刻蝕，使得氮化鎵LED層12的表面粗糙化；

步驟5：最后用去離子水清洗去掉氮化鎵LED層12上的掩膜，完成粗化方法的制備。