[發明專利]半導體層表面粗化方法及具有表面粗化的LED結構形成方法

在審

• 申請號: 201410223412.1
• 申請日: 2014-05-23
• 公開（公告）號: CN105097441A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 張杰;彭遙
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/60;H01L33/00;H01L33/22
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，具體涉及一種半導體層表面粗化方法及具有表面粗化的LED結構形成方法。

背景技術

研究表明，對GaN基LED芯片的表面進行粗化能夠提高其外量子效率，增加芯片的光效。現有的常規工藝為納米微球掩膜刻蝕法，其過程為：首先在藍寶石基底材料上分別沉積外延層：從下到上依次為緩沖層，N型GaN層，MQW發光層，P型GaN層；其次在P型GaN層上旋涂混合有均勻納米微球的分散劑，如圖1(a)所示；然后用刻蝕技術形成粗化，其中納米微球作用是阻擋ICP刻蝕，其余不被納米微粒覆蓋的地方被刻蝕掉，如圖1(b)所示；最后將表面掩膜覆蓋層去除，最終形成P型GaN粗化結構。

該方法中，由于納米微球混合在分散劑中時會發生堆積或者不均勻的現象，直接導致后續粗化刻蝕過程不易控制，刻蝕得到的粗化結構分布不均勻，量產穩定性差。具體地，納米球堆積較為密集的區域在后續粗化刻蝕過程中形成的凹槽間隔較窄且深度較淺，納米球堆積較為疏散的區域在后續粗化刻蝕過程中形成的凹槽間隔較寬且深度較深。

發明內容

本發明旨在克服現有技術中的刻蝕不均勻、穩定性差的缺點。為此，本發明的目的在于提出一種均勻的、可靠的半導體層表面粗化方法，以及提出具有表面粗化的LED結構形成方法。

有鑒于此，本發明第一方面提出一種半導體層表面粗化方法，包括以下步驟：在所述半導體層之上形成固態的金屬或合金薄膜；在高于所述金屬或合金熔點的預設溫度下退火預設時間，以使所述金屬或合金薄膜液化為多個金屬或合金液滴，然后降溫至所述金屬或合金的熔點以下，以使所述多個金屬或合金液滴冷凝為多個金屬或合金島狀凸起；以所述多個金屬或合金島狀凸起為掩膜層，在所述半導體層的頂部刻蝕出凹凸結構以形成粗化表面；去除所述多個金屬或合金島狀凸起。

由上可知，本發明實施例的半導體層表面粗化方法至少具有如下優點：(1)由于液體表面張力而形成的液滴大小近似、分布均勻，使得最終得到的粗化表面在平面方向上均勻度好。(2)由于沒有傳統工藝中的分散劑的影響，ICP刻蝕時的深度可以精確控制，使得最終得到的粗化表面在垂直方向上的粗糙度可控。(3)簡單易行，穩定性好。

根據本發明的一個實施例，所述金屬或合金的材料為：金、銀、銅、鋁、錫、鋅、銀鉛合金、銅鋁合金、錫鋅合金或銀錫合金。

根據本發明的一個實施例，所述金屬或合金薄膜的厚度為0.2-5nm。

根據本發明的一個實施例，所述預設溫度高于所述金屬或合金的熔點10-50℃。

根據本發明的一個實施例，所述預設時間為10-100min。

根據本發明的一個實施例，通過濺射或蒸鍍形成所述金屬或合金薄膜。

根據本發明的一個實施例，通過ICP干法刻蝕出所述凹凸結構。

根據本發明的一個實施例，所述粗化表面的粗糙度為6-600nm。

根據本發明的一個實施例，通過濕化學腐蝕去除所述多個金屬或合金島狀凸起。

有鑒于此，本發明第二方面提出一種具有表面粗化的LED結構形成方法，其特征在于，包括以下步驟：提供襯底；在所述襯底之上形成第一摻雜類型半導體層；在所述第一摻雜類型半導體層之上形成多量子阱層；在所述多量子阱層之上形成第二摻雜類型半導體層；采用上述半導體層表面粗化方法對所述第二摻雜類型半導體層的頂部進行表面粗化；形成第一電極和第二電極。

由上可知，本發明實施例的具有表面粗化的LED結構形成方法，其中的粗化表面均勻性好，粗糙度可控，因而能夠更好地提高芯片外量子效率，提高LED芯片光效。

本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1(a)和圖1(b)是現有的納米微球掩膜刻蝕法實現表面粗化方法的示意圖。

圖2是本發明實施例的半導體層表面粗化方法的流程圖。

圖3(a)至圖3(d)是本發明實施例的半導體層表面粗化方法的過程示意圖。

圖4是本發明實施例的具有表面粗化的LED結構形成方法的流程圖。

圖5(a)至圖5(f)是本發明實施例的具有表面粗化的LED結構形成方法的過程示意圖。

具體實施方式