专利名称：一种外延结构的GaN基材料发光二极管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光电技术领域，特别是外延结构的GaN基材料发光二极管。
背景技术：
GaN基材料是最常用的制备发光二极管LED芯片的方法，GaN LED制备的各种光源 具有节能、环保、冷光源、显色指数高、响应速度快、体积小和工作寿命长等突出优点。LED已 经从交通灯、显示标志、景观照明走向背光源、照明等领域，半导体固体照明光源作为新一 代照明革命的绿色固体光源显示出巨大的应用潜力。现有技术中，GaN外延衬底主要以蓝宝石、SiC为主，其中蓝宝石衬底为大多数厂 家采用。为提高LED效率，各厂家均采取图形化衬底。目前图形化衬底已成GaN外延的主流 技术。如中国专利公开号为CN101345274的《一种利用图形化衬底提高GaN基LED发光效 率的方法》中记载了，图形化衬底可以是干法刻蚀，也可以是湿法刻蚀，图形可以是方形、半 球形、条形等任意图形，图形可以是凸起或凹坑。在这种图形化衬底上生长各种LED结构， 这种结构包含N-GaN，量子阱、P-GaN，然后按照各种技术方案制作LED器件。虽然，图形化 衬底技术在GaN LED中被广泛使用，但目前的LED芯片制造技术由于都是将蓝宝石衬底完 全覆盖，没有将图形化衬底的特点完全利用起来，出光效率有待提高。
发明内容为了克服上述现有技术中存在的不足，本实用新型的目的是提供一种外延结构的 GaN基材料发光二极管。它结合外延技术，在外延过程中，使切割道部分不再外延出GaN材 料，从而使蓝宝石衬底暴露出来，充分利用图形化衬底的图形，同时利用衬底与封装介质的 折射率差，提高出光效率。为了达到上述发明目的，本实用新型的技术方案以如下方式实现一种外延结构的GaN基材料发光二极管，它包括蓝宝石衬底以及依次置于蓝宝石 衬底上方的N-GaN层、多量子阱层、P-GaN层和ITO薄膜，ITO薄膜和N-GaN层上分别置有金 属电极Cr/Pt/Au层。其结构特点是，所述蓝宝石衬底的上表面边沿露出一圈衬底平面。在上述发光二极管中，所述衬底平面为图形化衬底或者平衬底。本实用新型由于采用了上述结构，可以不用深刻蚀，而实现深刻蚀的效果，对应不 同尺寸的芯片，能够提高光效3% 15% ；同时，减少外延过程中的应力。本实用新型可充 分利用图形化衬底的图形，同时利用衬底与封装介质的折射率差，提高出光效率。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步说明。
图1至图13是制备本实用新型GaN基材料发光二极管的步骤示意图；图13也是本实用新型GaN基材料发光二极管的结构示意图。
具体实施方式
参看图13，本实用新型GaN基材料的发光二极管，它包括蓝宝石衬底1以及依次置 于蓝宝石衬底1上方的N-GaN层5、多量子阱层6、P-GaN层7和ITO薄膜8，ITO薄膜8和 N-GaN层5上分别置有金属电极Cr/Pt/Au层15。蓝宝石衬底1的上表面边沿露出一圈图 形化衬底或者平衬底的衬底平面16。本实用新型GaN基材料的发光二极管的制备方法是1)参看图1，在蓝宝石衬底1上沉积一层S^2薄膜2。蓝宝石衬底1可以是平衬 底，也可以是图形化衬底，图形化衬底可以是各种图形与排布方式.该层SiA薄膜2可以 是SiOx，SiNx或其他介质。2)参看图2，在S^2薄膜2顶面的两侧涂光刻胶并显影形成掩蔽层一 3。3)参看图3，腐蚀掉露出的SiO2，露出蓝宝石衬底1中间部分的顶面4，去除光刻 胶。4)参看图4，放入金属有机物气相沉积MOCVD设备中，在顶面4上外延出LED结构， 其中从下至上依次为N-GaN层5、多量子阱层6和P-GaN层7，并在550°C 750°C的退火炉 中退火。5)参看图5，用含氢氟酸BOE腐蚀掉SiO2，用电子束蒸发E-beam方法蒸发形成ITO 薄膜8。6)参看图6，在ITO薄膜8顶面涂光刻胶并显影形成掩蔽层二 9。7)参看图7，湿法腐蚀出ITO图形，露出P-GaN层7的表面10。8)参看图8，用ICP设备刻蚀出N-GaN层5—侧的台面11，刻蚀气体可以含有C12、 BC13，去除光刻胶。9)参看图9，重新涂光刻胶并显影形成掩蔽层三12 ；10)参看图10，湿法腐蚀ITO薄膜8，去除光刻胶，并在N2气氛中进行退火，退火温 度 500 650 0C ο11)参看图11，用等离子体增强化学气相沉积PECVD法或者光刻胶沉积E-BEAM法 在表面生长SiA薄膜13，在SiA薄膜13上涂光刻胶显影形成掩蔽层四14。12)参看图12，用含氢氟酸BOE腐蚀掉露出的SiO2薄膜13。13)参看图13，去除光刻胶，电子束蒸发方法分步蒸发金属电极Cr/Pt/Au层15，并 剥离出金属电极Cr/Pt/Au层15 ；在队气氛中300°C退火10分钟，形成发光二极管。以上列举的LED制作工艺为本外延结构的一种制作方案，本实用新型的外延方案 可以结合其他LED制作工艺完成LED的制作，所形成的技术方案，也属于本实用新型的保护 范围。
权利要求1.一种外延结构的GaN基材料发光二极管，它包括蓝宝石衬底(1)以及依次置于蓝宝 石衬底⑴上方的N-GaN层(5)、多量子阱层(6)、P-GaN层(7)和ITO薄膜⑶，ITO薄膜 (8)和N-GaN层(5)上分别置有金属电极Cr/Pt/Au层(15)，其特征在于，所述蓝宝石衬底 (1)的上表面边沿露出一圈衬底平面(16)。
2.根据权利要求1所述的GaN基材料的发光二极管，其特征在于，所述衬底平面(16) 为图形化衬底或者平衬底。
专利摘要一种外延结构的GaN基材料发光二极管，涉及光电技术领域。本实用新型发光二极管包括蓝宝石衬底以及依次置于蓝宝石衬底上方的N-GaN层、多量子阱层、P-GaN层和ITO薄膜，ITO薄膜和N-GaN层上分别置有金属电极Cr/Pt/Au层。其结构特点是，所述蓝宝石衬底的上表面边沿露出一圈衬底平面。同现有技术相比，本实用新型结合外延技术，在外延过程中，使切割道部分不再外延出GaN材料，从而使蓝宝石衬底暴露出来，充分利用图形化衬底的图形，同时利用衬底与封装介质的折射率差，提高出光效率。
文档编号H01L33/32GK201910440SQ20102069790
公开日2011年7月27日 申请日期2010年12月27日 优先权日2010年12月27日
发明者李志翔, 王立彬 申请人:同方光电科技有限公司