[發(fā)明專利]氮化鎵發(fā)光二極管的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111543401.8
• 申請日: 2021-12-16
• 公開（公告）號: CN114141915B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發(fā)明（設計）人: 徐平;許孔祥;馮磊;黃勝藍
• 申請（專利權）人: 湘能華磊光電股份有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/22;H01L33/06;H01L33/02;H01L33/32
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務所(普通合伙) 43214
• 代理人: 張勇;劉伊旸

本發(fā)明公開了一種氮化鎵發(fā)光二極管的制備方法，涉及半導體領域，制備方法包括：提供藍寶石襯底；對藍寶石襯底進行常規(guī)清洗處理后在其上面沉積SiOsubgt;2/subgt;薄膜；在SiOsubgt;2/subgt;薄膜上表面制作圓形圖案的光刻膠膜層；去除多余的SiOsubgt;2/subgt;膜層，在藍寶石表面形成光刻膠和SiOsubgt;2/subgt;薄膜雙掩膜結構的多個凹型坑；將表面形成有多個凹型坑的藍寶石襯底進行干法刻蝕，并去除SiOsubgt;2/subgt;膜層，在藍寶石襯底的表面形成多個V形孔；蒸鍍Al單質薄膜，使Al膜完全填充V形孔；進行退火處理，使鋁膜球聚形成鋁球；生長氮化鎵外延層，獲得完全結構的外延片。上述制備方法能夠提高GaN薄膜的晶體質量，降低位錯密度，有效提高LED芯片的發(fā)光效率及發(fā)光強度。

技術領域

本發(fā)明涉及半導體技術領域，更具體地，涉及氮化鎵發(fā)光二極管的制備方法。

背景技術

LED(Light?Emitting?Diode，發(fā)光二極管)是一種半導體發(fā)光器件，主要由P型半導體和N型半導體兩部分組成；其中，N型區(qū)具有很多高遷移率的電子，P型區(qū)有很多具有低遷移率的空穴，P型半導體和N型半導體之間的過渡層，稱為PN結；當向LED施加正向電壓時，電子可以和空穴發(fā)生復合并釋放出光子。目前國內(nèi)生產(chǎn)LED的規(guī)模正在逐步擴大，但是LED仍然存在發(fā)光效率低下的問題，影響LED的節(jié)能效果。

因此，如何在現(xiàn)有技術的基礎上，開發(fā)新的發(fā)光二極管制備技術提升芯片亮度成為了亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種氮化鎵發(fā)光二極管的制備方法，能夠提高GaN薄膜的晶體質量，降低位錯密度，有效提高LED芯片的發(fā)光效率及發(fā)光強度。

本申請?zhí)峁┮环NLED圖形化襯底的制備方法，所述方法包括：

提供藍寶石襯底；

對藍寶石襯底進行常規(guī)清洗處理后，將藍寶石襯底置入PECVD反應腔內(nèi)，在藍寶石襯底的表面沉積SiO₂薄膜；所述對藍寶石襯底進行常規(guī)清洗處理包括：使用硫酸和雙氧水的混合溶液清洗藍寶石襯底5-10min，其中硫酸和雙氧水的體積比控制在4：1；

將沉積有SiO₂薄膜的藍寶石襯底從PECVD反應腔中取出，在SiO₂薄膜上表面涂覆光刻膠膜層，然后采用光刻技術使光刻膠膜層在SiO₂薄膜表面形成圓形圖案；

采用濕法腐蝕的方法去除多余的SiO₂薄膜，在藍寶石表面形成光刻膠和SiO₂薄膜雙掩膜結構的多個凹型坑；

將表面形成有多個凹型坑的藍寶石襯底置入ICP反應腔進行干法刻蝕，再采用濕法腐蝕的方法去除藍寶石襯底表面的SiO₂膜層，在藍寶石襯底的表面形成多個V形孔；所述V形孔沿垂直于藍寶石襯底所在平面的方向朝向所述藍寶石襯底凹陷，且沿垂直于藍寶石襯底所在平面的方向，所述V形孔的高度小于藍寶石襯底的厚度；

將形成有多個V形孔的藍寶石襯底置入電子束真空鍍膜反應腔內(nèi)，在藍寶石襯底表面形成有V形孔的一側蒸鍍Al單質薄膜，使Al膜完全填充V形孔；

然后將表面蒸鍍有Al單質薄膜的藍寶石襯底從電子束鍍膜設備取出放入快速退回爐進行退火處理，使鋁膜球聚形成鋁球；

最后利用金屬有機化合物化學氣相沉淀法在藍寶石襯底表面形成有V形孔和鋁球的一側依次生長AlN薄膜、n型半導體層、多量子阱層、電子阻擋層和P型半導體層，獲得完全結構的外延片。

可選地，沿垂直于所述藍寶石襯底所在平面的方向，所述SiO₂薄膜的厚度為500-1000nm。

可選地，沿垂直于所述藍寶石襯底所在平面的方向，所述光刻膠膜層的厚度為500-1000nm。