專利名稱：一種GaN基LED中N電極的制作方法
技術領域：
本發明涉及光電子器件制造技術領域，特別是ー種氮化鎵(GaN)基發光二極管(LED)制造過程中N電極的制作方法。
背景技術：
隨著外延生長技術和多量子阱結構的發展，GaN基LED的內量子效率已有了非常大的提高，目前GaN基的LED內量子效率可達70%以上，但LED芯片的外量子效率通常只有40%左右。影響GaN基的LED外量子效率的主要因素除了由于GaN材料與與空氣的折射率差較大導致光提取效率較低之外，金屬電極對于光的吸收也非常嚴重。眾所周知，常規的LED芯片需要正負電極接入使其發光，對應的需要在芯片上制作正負打線盤，通常是金材質，金對于藍綠光吸收較大，大大影響了出光效率
發明內容
本發明的目的是提供ー種GaN基LED中N電極的制作方法，以有效降低N電極對于有源區發出的光的吸收。本發明采用金屬有機化學氣相沉積的方法，在半導體襯底上依次生長低溫GaN緩沖層、不摻雜GaN層、N-GaN層、多量子阱發光層和P-GaN層，形成GaN外延片，然后GaN進行感應耦合等離子體臺面刻蝕；在GaN外延片的上表面使用電子束蒸發的方法蒸鍍ITO薄膜；最后在P-GaN層、ITO層和P臺面外選用負型光刻膠L-300光刻出P電極和N電極；其特征在于進行所述刻蝕時，只去除GaN外延片ー側橫向的部分P-GaN層、多量子阱發光層以及縱向的部分N-GaN層，保留了橫向的一部分P-GaN層、多量子阱發光層以及縱向的部分N-GaN層，保留的這部分稱為N臺面,然后以N電極金屬CrPtAu蒸鍍上述N臺面上、N臺面ー側的側壁以及N-GaN層。常規LED制作方法是將GaN外延片的ー側進行ICP刻蝕，去除ー側橫向全部的P-GaN層、多量子阱發光層以及縱向部分N-GaN層，形成N-GaN層。而本發明通過以上刻蝕エ藝為形成的N臺面，所刻蝕的深度與常規LED —祥，是1000nnTl600nm，這步驟エ藝只需要在光刻版圖上略做修改，無需增加新的エ藝步驟，而N電極金屬位于這三個位置的主要作用是(I) N電極金屬位于N臺面的上面，與P臺面上P電極高度相等，便于封裝打線。(2)N電極金屬位于N臺面一側側壁,短路PN結。(3)N電極位于N-GaN層上，N電極金屬第一層為Cr，可以與N-GaN層形成良好的歐姆接觸，降低N電極接觸電壓，從而降低器件的工作電壓。N臺面的另ー側壁沒有被N電極金屬所覆蓋，它的作用是由于GaN材料對光幾乎不吸收，所以從LED量子阱側面發出的光進入N臺面后被另ー側面的N電極金屬Cr和Pt反射回來，再從N臺面出射出來。大大提高了 LED器件的出光效率。本發明エ藝簡單，無需増加新的エ藝步驟，穩定可靠，方便打線，能夠有效提高GaN基LED的出光效率。
圖I是常規GaN基LED的結構圖。圖2是本發明GaN基LED的結構圖。
具體實施例方式本發明的ー種GaN基LED中N電極的制作方法，如圖2所示，包括如下步驟
步驟I :制作GaN外延片采用金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)的方法，在半導體襯底I
上依次生長厚度為I μ m的低溫GaN緩沖層2、厚度為2 μ m的不摻雜GaN層3、厚度為3 μ m的N-GaN層4、厚度為200nm的多量子阱發光層5和厚度為700nm的P-GaN層6，形成GaN外延片。其中，半導體襯底I可以為藍寶石、硅、碳化硅或金屬的任意ー種。步驟2 :對GaN進行ICP (感應I禹合等離子體)臺面刻蝕
常規LED是將GaN外延片的ー側進行ICP刻蝕，去除ー側橫向全部的P-GaN層6、多量子阱發光層5以及縱向部分N-GaN層4，形成N-GaN 41，如圖I所示。而本發明只去除了ー側橫向的部分P-GaN層6、多量子阱發光層5以及縱向的部分N-GaN層41 (如圖2所示)，保留了ー側橫向的一部分P-GaN層6、多量子阱發光層5以及縱向的部分N-GaN層4，保留的這部分在圖2中標識為10，稱為N臺面。本發明所刻蝕的總深度與常規LED —祥，是IOOOnm 1600nm。這步エ藝只需要在光刻版圖上略做修改，無需增加新的エ藝步驟。步驟3:在GaN外延片的上表面使用電子束蒸發的方法蒸鍍ITO薄膜7，厚度2400A :選用AZ6130光刻膠和小王水(HCl和HNO3的體積比為3 I)光刻腐蝕出ITO圖形，去除P-GaN層6上的部分ITO薄膜和P型臺面外的ITO薄膜，在P型臺面上形成ITO透明電極。ITO透明電極與P-GaN可以形成良好的歐姆接觸，可以降低P電極的接觸電壓，從而降低器件的工作電壓。步驟4 :在P-GaN層6、ITO層7和P臺面外選用負型光刻膠L-300光刻P、N電極采用電子束蒸發法蒸鍍金屬CrPtAu (200/600/15000A)，剝離后形成P電極8和N電極9。本發明中的N電極9位于N臺面10的上面、N臺面10—側側壁以及N-GaN 41上。這步エ藝只需要在光刻版圖上略做修改，無需增加新的エ藝步驟。N電極9位于這三個位置的主要作用是(I) N電極9位于N臺面10的上面，與P臺面上的P電極高度相等，便于封裝打線。(2) N電極9位于N臺面10 —側側壁，短路PN結。(3) N電極9位于N-GaN層41上，N電極金屬第一層為Cr,可以與N-GaN層41形成良好的歐姆接觸，降低N電極接觸電壓，從而降低器件的工作電壓。N臺面10的另ー側壁沒有被N電極金屬9所覆蓋，它的作用是由于GaN材料對光幾乎不吸收，所以從LED量子阱區5側面發出的光進入N臺面10后被另ー側面的N電極金屬Cr和Pt反射回來，再從N臺面10出射出來。大大提高了 LED器件的出光效率。
權利要求
1.ー種GaN基LED中N電極的制作方法,米用金屬有機化學氣相沉積的方法,在半導體襯底上依次生長低溫GaN緩沖層、不摻雜GaN層、N-GaN層、多量子阱發光層和P-GaN層，形成GaN外延片，然后GaN進行感應耦合等離子體臺面刻蝕；在GaN外延片的上表面使用電子束蒸發的方法蒸鍍ITO薄膜；最后在P-GaN層、ITO層和P臺面外選用負型光刻膠L-300光刻出P電極和N電極；其特征在于進行所述刻蝕時，只去除GaN外延片ー側橫向的部分P-GaN層、多量子阱發光層以及縱向的部分N-GaN層，保留了橫向的一部分P-GaN層、多量子阱發光層以及縱向的部分N-GaN層，保留的這部分稱為N臺面，然后以N電極金屬CrPtAu蒸鍍上述N臺面上、N臺面一側的側壁以及N-GaN層。
全文摘要
一種GaN基LED中N電極的制作方法，涉及發光二極管制造過程中N電極的制作方法。在進行感應耦合等離子體臺面刻蝕時，只去除GaN外延片一側橫向的部分P-GaN層、多量子阱發光層以及縱向的部分N-GaN層，保留了橫向的一部分P-GaN層、多量子阱發光層以及縱向的部分N-GaN層，保留的這部分稱為N臺面，然后以N電極金屬CrPtAu蒸鍍上述N臺面上、N臺面一側的側壁以及N-GaN層。本發明工藝簡單，無需增加新的工藝步驟，穩定可靠，方便打線，能夠有效提高GaN基LED的出光效率。
文檔編號H01L33/00GK102832302SQ20121031510
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月31日 優先權日2012年8月31日
發明者李璟, 詹騰, 張溢, 馮亞萍 申請人:揚州中科半導體照明有限公司