[發(fā)明專利]一種高亮度GaN發(fā)光二極管器件的制作方法

有效

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• 申請日: 2014-10-11
• 公開（公告）號: CN104300057A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設計）人: 王智勇;楊翠柏;張楊;楊光輝
• 申請（專利權）人: 北京工業(yè)大學
• 主分類號: H01L33/10
• 分類號: H01L33/10;H01L33/14
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

技術領域

本發(fā)明屬于半導體技術領域，具體涉及到一種高亮度GaN發(fā)光二極管器件的工藝制作方法。

背景技術

由于石油能源危機的到來，發(fā)展更高效率更省電的電子與照明設備越來越受到重視，在此趨勢之下具有省電、環(huán)保(不含汞)無污染、壽命長、亮度高、反應快、體積小、高發(fā)光效率等優(yōu)點的發(fā)光二極管(Light-Emitting?Diode，LED)組件漸漸在照明產業(yè)中露出頭角，應用范圍遍及于日常生活中，例如儀器面板上的指示燈。

在我們制備高亮度發(fā)光二極管器件的時候，更加關注如何能夠提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率，對于目前的工藝來說，內量子效率可以達到接近80％，而發(fā)光二極管的外量子效率卻只有40％左右，其原因就是提取效率偏低，導致提取效率低的兩個重要原因是：1、由于P-GaN的電流擴散比較差，導致大部分電流集中在金屬電極下，從而很多產生的光也集中在金屬電極下；2、金屬電極體系會產生嚴重的吸光現象，導致很多光無法射出而被電極體系直接吸收。對于第一種情況，目前產業(yè)內的應對方法是在金屬電極下方增加一層氧化層作為電流阻擋層，起到隔絕電流作用，將大部分電極下方的垂直電流強制轉化為橫向擴展電流。對于后者有人采用具有高反射率的金屬材料，如Ag、Al做電極材料從而增加電極的反射率，使更多入射到電極體系的光線被反射回發(fā)光二極管內部。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供了一種高亮度GaN發(fā)光二極管器件的工藝制作方法，該發(fā)明在P型氮化鎵上制備電流阻擋層的同時制備了金屬反射鏡材料體系，從而在減少電極下方電流集中注入的現象同時，還可以使入射到電極體系上的部分光線反射回發(fā)光二級管內部。

本發(fā)明采用的技術方案為一種高亮度GaN發(fā)光二極管器件的制作方法，

步驟1：取外延結構1，該外延結構1包括藍寶石襯底10、N型氮化鎵層11、有源層12和P型氮化鎵層13。

步驟2：運用光刻辦法，通過勻膠、前烘、曝光、顯影、堅膜，在外延結構的P型氮化鎵13上制作光刻膠掩膜；運用ICP刻蝕的方法將沒有光刻膠掩膜部分的P型氮化鎵層13、有源層12和一部分N型氮化鎵層11刻蝕掉，然后將光刻膠掩膜清洗干凈，最后形成N型臺階；

步驟3：采用蒸鍍或濺射方法制作金屬反射層14，金屬層為Ni/Ag/Pt/Au或Ti/Al/Ti/Au或其他含有Ag或Al的金屬體系，采用lift-off工藝，將電極位置以外的金屬層14剝離掉，形成金屬反射層14；

步驟4：運用等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)方法，在整個外延層上沉積SiO₂、SiN或SiON；運用光刻辦法，通過勻膠、前烘、曝光、顯影、堅膜在SiO₂、SiN或SiON上制作光刻膠掩膜；運用HF或BOE溶液腐蝕掉沒有光刻膠掩膜部分的SiO₂、SiN或SiON，在金屬反射層14上形成電流阻擋層15；

步驟5：采用電子束蒸鍍、濺射或其他方式在外延層表面制備一層透明導電薄膜，透明導電薄膜可以是ITO或是石墨烯，然后運用光刻辦法，通過勻膠、前烘、曝光、顯影、堅膜，制作掩膜，再采用腐蝕液將沒有光刻膠掩膜部分的透明導電薄膜去除后形成透明導電薄膜16；

步驟6：采用蒸鍍或濺射方法制作金屬層17，金屬層為Ti、Au、Pt、Al、Ni、Cr、Ag或其中的幾種組合，采用lift-off工藝，將電極位置以外的金屬層剝離掉，形成金屬電極18；

步驟7：在外延片表面制作一層薄膜材料17，薄膜材料17可以用等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)方法沉積SiO₂、SiN或SiON；

步驟8：如果薄膜材料15為光刻膠，運用光刻辦法，通過勻前烘、曝光、顯影、堅膜形成光刻膠掩膜，運用HF或BOE溶液腐蝕掉沒有光刻膠掩膜部分的SiO₂、SiN和SiON，然后將光刻膠掩膜清洗干凈。

本發(fā)明中的工藝制作方法具有提取效率高、制作方法簡單等特點，經此方法制作出的發(fā)光二極管亮度可以提高3-5％。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的高亮度GaN發(fā)光二級管芯片外延結構的示意圖；

圖2為本發(fā)明的高亮度GaN發(fā)光二級管芯片經過刻蝕后的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明的高亮度GaN發(fā)光二級管芯片制作完成后的結構示意圖；

圖4為本發(fā)明的高亮度GaN發(fā)光二級管芯片電流擴展和光反射示意圖；