[發明專利]制作微納金字塔氮化鎵基垂直結構發光二極管陣列的方法

無效

• 申請號: 201210208853.5
• 申請日: 2012-06-19
• 公開（公告）號: CN102694093A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 汪煉成;馬駿;劉志強;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: H01L33/00
• 分類號: 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，特別是指一種制作微納金字塔氮化鎵基垂直結構發光二極管陣列的方法。

背景技術

GaN基LED的器件結構，主要經歷了正裝結構、倒裝結構，以及目前廣為國際上重視的垂直結構三個主要階段。本質上講，前兩種器件結構——倒裝結構、正裝結構均沒有擺脫藍寶石襯底對器件結構設計的束縛。2004年開始，垂直結構得到了人們的廣泛關注，垂直結構通過熱壓鍵合或電鍍、激光剝離(LLO)等工藝，將GaN外延結構從藍寶石轉移到Cu、Si等具有良好電、熱傳導特性的襯底材料上，器件電極上下垂直分布，從而徹底解決了正裝、倒裝結構GaN基LED器件中因為電極平面分布、電流側向注入導致的諸如散熱，電流分布不均勻、可靠性等一系列問題。因此，垂直結構也被稱為是繼正裝、倒裝之后的第三代GaN基LED器件結構，很有可能取代現有的器件結構而成為GaN基LED技術主流。

垂直結構相關研究涉及器件工藝與材料外延的相互配合，存在諸多技術難題。反向漏電大、成品率低是垂直結構功率型LED研發過程中面臨的主要瓶頸。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種制作微納金字塔氮化鎵基垂直結構發光二極管陣列的方法，該方法是將剝離后的氮極性GaN層在一定濃度一定溫度的溶液中腐蝕一定時間，從而形成分離的微米級金字塔垂直結構LED陣列。通過沉積硅膠保護金字塔垂直結構LED側壁，并用透明導電物將微米級金字塔垂直結構LED陣列覆蓋，形成電路互聯。由于位錯會被腐蝕掉，此方法制作的微米級金字塔垂直結構LED陣列能大大降低材料生長中形成的穿透位錯，極大有利于提高LED的內量子效率，大大增加的比表面積能顯著提高其提取效率，并且降低LED的反向漏電流。

本發明提供一種制作微納金字塔氮化鎵基垂直結構發光二極管陣列的方法，包括：

步驟1：選擇一外延結構，該外延結構包括藍寶石襯底和氮化鎵LED層，氮化鎵LED層包括非故意摻雜氮化鎵層，N型氮化鎵層，量子阱層和p型氮化鎵層；

步驟2：在外延結構表面的p型氮化鎵層上沉積金屬層；

步驟3：將外延結構和金屬層轉移到襯底上，形成基片；

步驟4：用激光剝離方法，將外延結構中的藍寶石襯底從外延結構中分離；

步驟5：將基片放入溶液99中進行腐蝕，在外延結構的氮化鎵LED層的非故意摻雜氮化鎵層一面形成分立的微納金字塔結構；

步驟6：將硅膠涂覆在微納金字塔結構的表面；

步驟7：用等離子體技術，將微納金字塔結構尖端部分的硅膠去除，保留微納金字塔結構底部的硅膠；

步驟8：在微納金字塔結構的表面沉積透明導電層；

步驟9：在透明導電層上通過光刻方法沉積圖形金屬電極，完成制備。

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為外延結構10示意圖。

圖2為沉積金屬層20和襯底30后的示意圖。

圖3為激光剝離去掉藍寶石襯底11后的示意圖。

圖4為氮化鎵LED層12在溶液99中腐蝕后形成分離微米級多邊形金字塔LED的示意圖。

圖5為硅膠13涂覆在腐蝕形成的金字塔側壁并且經等離子體處理后的示意圖。

圖6為氮化鎵LED層12和硅膠13上沉積透明導電層14后的微米級多邊形金字塔LED的示意圖。

圖7為在透明導電層14上通過光刻方法沉積圖形金屬電極15后的某些微米級多邊形金字塔LED的示意圖。

具體實施方式

本發明的關鍵是將剝離后的氮極性GaN層在一定濃度一定溫度的溶液中腐蝕一定時間，從而形成分離的微米級金字塔垂直結構LED陣列。通過沉積硅膠保護金字塔垂直結構LED側壁，并用透明導電物將微米級金字塔垂直結構LED陣列覆蓋，形成電路互聯。此方法制作的微米級金字塔垂直結構LED陣列能大大降低材料生長中形成的穿透位錯，極大有利于提高LED的光效，并且降低LED的反向漏電流。

請參閱圖1至圖5所示，本發明提供一種制作微納金字塔氮化鎵基垂直結構發光二極管陣列的方法