[發(fā)明專利]一種GaN基LED外延片的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310262473.4
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN104253179A
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳振
• 申請（專利權(quán)）人: 晶能光電(江西)有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電器件領(lǐng)域，具體涉及一種GaN基LED外延片的制備方法。?

背景技術(shù)

發(fā)光二極管（Light?Emitting?Diode，簡稱LED）是一種低壓直流驅(qū)動的電致發(fā)光固態(tài)光源，它具有色純度高，響應(yīng)速度快，體積小，可靠性好，環(huán)保等優(yōu)點。近幾年來，LED無疑成為最受重視的光源技術(shù)之一。?

目前，一般采用藍寶石襯底的外延片來制備高效率的GaN基LED。如何提高GaN基LED的發(fā)光效率是一直以來的研究重點。LED的發(fā)光效率主要有兩方面因素：內(nèi)量子效應(yīng)和外量子效應(yīng)。隨著外延生長技術(shù)和多量子阱結(jié)構(gòu)的發(fā)展，GaN基LED的內(nèi)量子效率已經(jīng)有了非常大的提高。因此，進一步大幅度提高內(nèi)量子效率的可能性不大。而相對于內(nèi)量子效率，普通GaN基LED的外量子效率較低，這是由于GaN與空氣的折射率相差很大，GaN與空氣界面的全反射臨界角較小，在有源區(qū)產(chǎn)生的光僅有一小部分可以射出到空氣中。通過透明接觸層、倒金字塔結(jié)構(gòu)、倒裝芯片、垂直結(jié)構(gòu)、表面粗化、布拉格反射層（DBR）結(jié)構(gòu)、光子晶體及藍寶石圖形化襯底（Patterned?Sapphire?Substrate，簡稱PSS）技術(shù)能夠有效的提高芯片的光提取效率。PSS技術(shù)和表面粗化技術(shù)是目前普遍被看好的技術(shù)。PSS技術(shù)具有能夠降低外延層應(yīng)力，改善晶體生長性能，增加GaN/藍寶石接觸面逸出角等優(yōu)勢，但是PSS對圖像的規(guī)則度要求很高，如果制作出的圖形高低有差異，反而會影響外延質(zhì)量，造成外延缺陷。并且因為藍寶石襯底比較堅硬，無論是干法刻蝕還是濕法刻蝕，整片圖形做好一致性、均勻性都有一定的難度，制作過程對設(shè)備和工藝要求很高，導(dǎo)致成本偏高。表面粗化分為濕法粗化和干法粗化兩種，干法粗化是通過掩膜掩蔽，采用ICP刻蝕GaN材料表面達到粗糙化的效果，但干法粗化存在無法準確控制掩膜尺寸和均勻性的缺點，導(dǎo)致表面粗化的效果不一致，光提取效率的提高不均勻。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種氮化鎵基LED外延片的制備方法，該方法能提高光提取效率，并且降低生產(chǎn)成本。?

為了解決本發(fā)明的技術(shù)問題，本發(fā)明的一個實施例提供一種氮化鎵基LED外延片的制備方法，該方法包括在藍寶石平面襯底上生長一層u-GaN層材料，該方法還包括在所述u-GaN層材料上依次生長InGaAlN多層結(jié)構(gòu)，其中所述InGaAlN多層結(jié)構(gòu)包括n型GaN層，p型GaN層以及位于n型層和p型層之間的多量子阱發(fā)光層，其中采用濕法粗化法對所述u-GaN層或n型GaN層進行粗化。?

優(yōu)選的，所述濕法粗化方法為化學(xué)腐蝕法?。?

優(yōu)選的，所述化學(xué)腐蝕法的腐蝕液為下列酸性溶液的至少一種：H₂SO₄、HF、HCL、H₃PO₄、HNO₃、CH₃COOH。?

優(yōu)選的，所述化學(xué)腐蝕法的腐蝕液為下列堿性溶液的至少一種：KOH、NaOH、NH₄OH。?

本發(fā)明的另一個實施例中，所述濕法粗化法為光電化學(xué)氧化和蝕刻法。?

優(yōu)選的，所述光電化學(xué)氧化和蝕刻法為在具有水溶液系統(tǒng)，照明系統(tǒng)以及電偏置系統(tǒng)中執(zhí)行，水溶液為氧化劑與酸溶液的組合，照明系統(tǒng)為紫外燈系統(tǒng)。?

優(yōu)選的，所述光電化學(xué)氧化和蝕刻法的氧化劑為下列溶液的至少一種：H₂O₂、K₂S₂O₈。?

優(yōu)選的，所述光電化學(xué)氧化和蝕刻法的酸溶液為下列溶液的至少一種：H₂SO₄、HF、HCL、H₃PO₄、HNO₃、CH₃COOH。?

本發(fā)明還提供一種GaN基LED外延片，其結(jié)構(gòu)自下而上依次為藍寶石襯底、低溫GaN緩沖層、u-GaN層、n型氮化鎵層、多量子阱層、p型摻雜GaN層、p型氮化鎵層、高摻雜的p-型GaN電極接觸層，其特征在于所述u-GaN層或n型氮化鎵層經(jīng)過濕法粗化處理，粗化后表面形成一層多孔洞結(jié)構(gòu)。?

本發(fā)明的有益效果：?