[發(fā)明專利]一種垂直結(jié)構(gòu)氮化物發(fā)光二極管的制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510418003.1
• 申請日: 2015-07-16
• 公開（公告）號: CN105070795B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭錦堅;杜偉華;尋飛林;李志明;鄧和清;伍明躍;周啟倫;林峰;李水清;康俊勇
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門市三安光電科技有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/14
• 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，特別是垂直結(jié)構(gòu)氮化物發(fā)光二極管的制作方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)今，發(fā)光二極管（簡稱LED），特別是氮化物發(fā)光二極管因其較高的發(fā)光效率，在普通照明領(lǐng)域已取得廣泛的應(yīng)用。但是，由于氮化物發(fā)光二極管的同質(zhì)外延襯底價格昂貴且制備困難，一般采用藍寶石、硅、SIC等襯底進行異常外延生長。特別是采用藍寶石襯底外延生長的氮化物發(fā)光二極管，因藍寶石為絕緣體且導(dǎo)熱性能差，當注入電流較大時，發(fā)光二極管PN結(jié)產(chǎn)生的溫度難以有效地散去，導(dǎo)致器件容易被燒壞，限制了大功率的發(fā)光二極管的應(yīng)用。為了解決藍寶石襯底散熱難的問題，一般采種襯底剝離技術(shù)，將P型氮化鎵鍵合在硅等金屬襯底上，然后再將藍寶石襯底剝離，制作垂直結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，利用硅等金屬襯底良好的散熱性能，可以制作高功率的發(fā)光二極管。但因從藍寶石、硅、SiC等襯底開始外延時，襯底與氮化鎵形成的界面一般為N極性面，因此，襯底剝離后容易產(chǎn)生N極性的接觸面或者Ga極性與N極性混合的混合極性面，另外，襯底剝離后的接觸面在接觸空氣，Ga極性的懸掛鍵亦容易與空氣的O結(jié)合形成Ga-O鍵，導(dǎo)致鍍上金屬電極容易產(chǎn)生電壓偏高或電壓分布不均勻的狀況，N極性和Ga-O鍵區(qū)域的電壓偏高，導(dǎo)致芯片電壓偏高，良率偏低等問題。

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的垂直結(jié)構(gòu)氮化物發(fā)光二極管的存在電壓偏高和電壓分布不均勻的問題，因此有必出一種新的垂直結(jié)構(gòu)氮化物發(fā)光二極管的制作方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：提供一種垂直結(jié)構(gòu)的氮化物發(fā)光二極管的制作方法，利用極性處理方法，形成整片分布均勻的Ga極性懸掛鍵的接觸層，在該Ga極性接觸層鍍上N電極后可形成低電壓且電壓分布均勻的垂直結(jié)構(gòu)氮化物發(fā)光二極管。

本發(fā)明提供的垂直結(jié)構(gòu)氮化物發(fā)光二極管的制作方法，包含以下工藝步驟：

（1）在臨時襯底上生長氮化物發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)，所述外延結(jié)構(gòu)包括氮化物緩沖層、N型氮化鎵、發(fā)光層和 P型氮化鎵；

（2）將P型氮化鎵鍵合在永久襯底上，并在永久襯底上鍍P電極；

（3）采用剝離技術(shù)將臨時襯底剝離，暴露出氮化物緩沖層的接觸面，或者，再將剝離臨時襯底后的外延結(jié)構(gòu)采用干法蝕刻至N型氮化鎵，形成N型氮化鎵的接觸面；

（4）采用極性處理方法將裸露接觸面的Ga-O鍵的O去除，然后通過高低溫脈沖通鎵法，將N極性懸掛鍵與Ga鍵結(jié)合，形成整片分布均勻Ga極性懸掛鍵的接觸層；

（5）保證樣品在無氧氣接觸的環(huán)境中，沉積N電極，防止Ga鍵與空氣中的O結(jié)合形成Ga-O鍵。

進一步地，所述臨時襯底為藍寶石、碳化硅、硅、氮化鎵、氮化鋁、ZnO等適合外延生長的襯底。

進一步地，所述步驟（2）P型氮化鎵鍵合在永久襯底的材料為GaAs、Si、Ge、Cu等各種適合鍵合的金屬或半導(dǎo)體襯底，優(yōu)選硅襯底。

進一步地，所述步驟（3）采用襯底剝離方式選用激光剝離技術(shù)。

進一步地，所述步驟（4）采用極性處理方法將Ga-O鍵的O去除，將反應(yīng)室溫度升至800~2000攝氏度，優(yōu)選1100攝氏度，再通入氫氣1~200 slm，優(yōu)選10 slm將Ga-O鍵的O去除，形成Ga極性懸掛鍵，然后再通入氮氣1~200 slm，優(yōu)選20 slm，將反應(yīng)室中形成的雜質(zhì)氣體吹離反應(yīng)室，不斷重復(fù)以上的循環(huán)，循環(huán)周期數(shù)為N（N>=1），優(yōu)選2次循環(huán)，將接觸面的Ga-O鍵完全去除。

進一步地，所述步驟（4）通過高低溫脈沖通鎵法，將N極性懸掛鍵與Ga原子結(jié)合，形成接觸面全為Ga鍵的接觸層。首先，將反應(yīng)室的溫度下降至低溫500~800攝氏度，優(yōu)選600攝氏度，然后，通過TMGA或TEGA 1~1000 sccm，優(yōu)選50 sccm，使接觸面沉積一層鎵原子，厚度為1~500 nm，優(yōu)選10 nm，再將反應(yīng)室溫度升至800~2000攝氏度，優(yōu)選1100攝氏度，使Ga原子與接觸面的N懸掛鍵結(jié)合形成GaN，然后，不斷重復(fù)以上循環(huán)M次（M>=1），優(yōu)選M=3，最終形成整片分布均勻Ga極性懸掛鍵的接觸層。

進一步地，所述步驟（5）沉積N電極的方法為電子束蒸發(fā)、PECVD、磁控濺射等。