專利名稱：低位錯(cuò)密度led芯片的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明低位錯(cuò)密度LED芯片的制備方法，屬于LED芯片制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，以GaN和SiC為代表的第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料受到人們廣泛關(guān)注和大
力研究，尤其是ni-v族氮化物半導(dǎo)體材料以及與它們相關(guān)的合金和異質(zhì)結(jié)材料，在高溫、
高頻大功率器件方面具有很大的優(yōu)勢(shì)。 目前，高亮度的藍(lán)綠LED已經(jīng)研制成功，但是高的穿透位錯(cuò)密度的存在限制了這些器件性能的進(jìn)一步提高，因此在實(shí)現(xiàn)高性能的LED方面能否取得突破性進(jìn)展，降低GaN位錯(cuò)密度至關(guān)重要。 GaN基半導(dǎo)體有一些嚴(yán)重缺陷，其GaN基LED位錯(cuò)密度10S-l(Tcm—2。且GaN基LED的內(nèi)量子效率主要受位錯(cuò)密度、多量子阱中壓電場(chǎng)合量子阱橫向形狀等影響，通過降低位錯(cuò)密度和極化效應(yīng)來(lái)最大限度增加LED的內(nèi)量子效率。 GaN和藍(lán)寶石之間存在很大的晶格失配和熱失配，通常先在襯底上生長(zhǎng)晶格常數(shù)漸變或者突變的緩沖層，然后在外延生長(zhǎng)GaN。盡管緩沖層技術(shù)已很成熟，但用此技術(shù)生長(zhǎng)得到的GaN薄膜仍具有很高的位錯(cuò)密度，對(duì)器件性能影響很大。 早期采用側(cè)向外延技術(shù)首先是在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)一定厚度的GaN之后中斷生長(zhǎng)，將樣品從反應(yīng)室中取出，再在GaN上制備具有周期性的掩膜圖形，采用Si(^作為掩膜層材料，而后將樣品放回反應(yīng)室繼續(xù)生長(zhǎng)，直至獲得表面平整的薄膜。這種技術(shù)的特點(diǎn)是需間斷生長(zhǎng)，不利于節(jié)省時(shí)間，降低成本，而且將樣品從反應(yīng)室取出進(jìn)行掩膜處理，不可避免地對(duì)樣品造成污染

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種能減低位錯(cuò)密度LED芯片的制造方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是低位錯(cuò)密度LED芯片的制備方法，包括以下步驟 第一步，在C面藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)GaN緩沖層；
第二步，在GaN緩沖層上蒸鍍透明的N型電極；
第三步，在N型電極上逐層蒸鍍Ni、Ag、Ti、Au形成反射層； 第四步，在反射層上生長(zhǎng)一層厚度不小于50ym的金屬層；利用干法刻蝕技術(shù)將這層金屬層制備成平整的、周期性的金屬熱沉單元層，間隔100-200 ii m ;
第五步，在金屬熱沉單元層上外延生長(zhǎng)N型GaN層； 第六步，在N型GaN層上生長(zhǎng)有源層，采用四元AlInGaN作為多量子阱層材料；
第七步，在有源層上生長(zhǎng)P型GaN層；
第八步，在P型GaN層上生長(zhǎng)P型電極。 所述的反射層總厚度在100-200nm，彼此間相互連接，形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。
所述的金屬熱沉單元層的厚度為50 ii m。 用CF4處理P型GaN層表面，在P型GaN層表面逐層蒸鍍Ti 、 Al 、 Ni 、 Au形成多層結(jié)構(gòu)，總厚度在300-1000nm，得到非合金化的P型GaN的歐姆接觸。
本發(fā)明低位錯(cuò)密度LED芯片的制備方法同現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果
本發(fā)明在外延生長(zhǎng)GaN前，先生長(zhǎng)一層圖形化的金屬熱沉，再采用側(cè)向外延技術(shù)可有效降低外延層的位錯(cuò)密度。采用本方法制備的LED的位錯(cuò)密度降低10X-30X。陰極熒光譜增強(qiáng)10% -30%，，電致發(fā)光譜強(qiáng)度增強(qiáng)10% -30%。 本發(fā)明首先利用干法刻蝕技術(shù)將藍(lán)寶石襯底制備成具有周期性條紋的圖形襯底，形成臺(tái)面和凹槽，之后用于生長(zhǎng)GaN，這樣GaN不用從反應(yīng)室中取出，不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生污染，節(jié)省了時(shí)間、降低了制造成本。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明 圖1為按照本發(fā)明的制成的產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中1為C面藍(lán)寶石襯底、2為GaN緩沖層、3為N型電極、4為反射層、5為金屬熱沉單元層、6為N型GaN層、7為有源層、8為P型GaN層、9為P型電極。
具體實(shí)施例方式
低位錯(cuò)密度LED芯片的制備方法，包括以下步驟 第一步，在C面藍(lán)寶石襯底1上生長(zhǎng)GaN緩沖層2 ;第二步，在GaN緩沖層上蒸鍍透明的N型電極3 ;第三步，在N型電極3上逐層蒸鍍Ni、Ag、Ti、Au形成反射層4 ;第四步，在反射層4上生長(zhǎng)一層厚度不小于50 m的金屬層；利用干法刻蝕技術(shù)將這層金屬層制備成平整的、周期性的金屬熱沉單元層5，間隔100-200 m ;第五步，在金屬熱沉單元層5上外延生長(zhǎng)N型GaN層6 ;第六步，在N型GaN層6上生長(zhǎng)有源層7，采用四元AlInGaN作為多量子阱層材料；第七步，在有源層7上生長(zhǎng)P型GaN層8 ;第八步，在P型GaN層8上生長(zhǎng)P型電極9。 所述的反射層4總厚度在100-200nm，彼此間相互連接，形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。金屬熱沉單元層5的厚度為50 ii m。用CF4處理P型GaN層8表面，在P型GaN層8表面逐層蒸鍍Ti、Al、Ni、Au形成多層結(jié)構(gòu)，總厚度在300-1000nm，得到非合金化的P型GaN的歐姆接觸。
如圖1所示， 一種能減低位錯(cuò)密度的LED芯片，包括C面藍(lán)寶石襯底1、 GaN緩沖層2、N型電極3、反射層4、金屬熱沉單元層5、N型GaN層6、有源層7、P型GaN層8和P型電極9，其結(jié)構(gòu)為C面藍(lán)寶石襯底1的上方自下而上依次設(shè)置有GaN緩沖層2、N型電極3、反射層4、金屬熱沉單元層5、 N型GaN層6、有源層7、 P型GaN層8和P型電極9。
金屬熱沉單元層5厚度不小于50微米，金屬熱沉單元層5的橫向?yàn)殚g隔控制100-200 ym之間的呈周期性分布的小單元，金屬熱沉單元層5可有效降低LED芯片的位錯(cuò)密度。 反射層4逐層由Ni、Ag、Ti、Au金屬組成，為多量子阱結(jié)構(gòu)，Ni層分別聯(lián)結(jié)Ag層和N型電極3。 N型電極3由氧化的Ni和Au組成。
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P型電極9和P型GaN層8之間為歐姆接觸。
有源層7的材料為AlInGaN。
權(quán)利要求
低位錯(cuò)密度LED芯片的制備方法，其特征在于包括以下步驟第一步，在C面藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)GaN緩沖層；第二步，在GaN緩沖層上蒸鍍透明的N型電極；第三步，在N型電極上逐層蒸鍍Ni、Ag、Ti、Au形成反射層；第四步，在反射層上生長(zhǎng)一層厚度不小于50μm的金屬層；利用干法刻蝕技術(shù)將這層金屬層制備成平整的、周期性的金屬熱沉單元層，間隔100-200μm；第五步，在金屬熱沉單元層上外延生長(zhǎng)N型GaN層；第六步，在N型GaN層上生長(zhǎng)有源層，采用四元AlInGaN作為多量子阱層材料；第七步，在有源層上生長(zhǎng)P型GaN層；第八步，在P型GaN層上生長(zhǎng)P型電極。
2. 根據(jù)權(quán)利要求所述的低位錯(cuò)密度LED芯片的制備方法，其特征在于所述的反射層總厚度在100-200nm，彼此間相互連接，形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低位錯(cuò)密度LED芯片的制備方法，其特征在于所述的金屬熱沉單元層的厚度為50 ii m。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低位錯(cuò)密度的LED芯片的制備方法，其特征在于用CF4處理P型GaN層表面，在P型GaN層表面逐層蒸鍍Ti、 Al、 Ni、 Au形成多層結(jié)構(gòu)，總厚度在300-1000nm，得到非合金化的P型GaN層的歐姆接觸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低位錯(cuò)密度LED芯片的制備方法，屬于LED芯片制造技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明提供一種能減低位錯(cuò)密度LED芯片的制造方法。采用的技術(shù)方案是低位錯(cuò)密度LED芯片的制備方法，包括以下步驟第一步，在C面藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)GaN緩沖層；第二步，在GaN緩沖層上蒸鍍透明的N型電極；第三步，在N型電極上逐層蒸鍍Ni、Ag、Ti、Au形成反射層；第四步，在反射層上生長(zhǎng)一層厚度不小于50μm的金屬層；利用干法刻蝕技術(shù)將這層金屬層制備成平整的、周期性的金屬熱沉單元層，間隔100-200μm；第五步，在金屬熱沉單元層上外延生長(zhǎng)N型GaN層；第六步，在N型GaN層上生長(zhǎng)有源層，采用四元AlInGaN作為多量子阱層材料；第七步，在有源層上生長(zhǎng)P型GaN層；第八步，在P型GaN層上生長(zhǎng)P型電極；本發(fā)明應(yīng)用在LED芯片設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H01L33/06GK101777614SQ20101003335
公開日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2010年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月5日
發(fā)明者伍永安, 高紹兵 申請(qǐng)人:山西樂百利特科技有限責(zé)任公司