GaN基发光二极管的制备方法
【专利摘要】一种GaN基发光二极管的制备方法，包括如下步骤：步骤1：在一衬底上依序生长缓冲层和n型GaN层；步骤2：采用光刻的方法，在n型GaN层上制备选择性生长掩膜；步骤3：在去掉选择性生长掩膜的n型GaN层的上面依序生长多量子阱层和p型GaN层；步骤4：将n型GaN层上保留的选择性生长掩膜刻蚀掉；步骤5：在p型GaN层和暴露的n型GaN层上生长透明电极层；步骤6：在p型GaN层上的透明电极层上制作金属电极，在n型GaN层上的透明电极层上制作金属电极，完成制备。本发明取消了器件制备过程中的台面干法刻蚀工艺，完全避免了台面刻蚀时造成量子阱以及P型GaN的损伤，不仅有效降低了材料生长过程的气源的消耗，还采用湿法工艺完成台面，省略了干法刻蚀设备的需求，大大节约了生产成本。
【专利说明】GaN基发光二极管的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明用于半导体光电子器件制造【技术领域】，具体涉及到一种GaN基发光二极管的制备方法。
【背景技术】
[0002]GaN基半导体材料是新型的宽禁带直接带隙半导体材料，具有优异的物理、化学性质。以GaN基LED为核心的半导体照明产品具有发光效率高、节能、寿命长、绿色环保等优点，被列入国家中长期发展规划纲要第一重点领域的第一优先主题。在彩色显示、装饰照明灯诸多领域得到了广泛应用并逐步进入半导体照明时代。
[0003]目前正装GaN基LED器件制备过程中，普遍采用材料生长、台面刻蚀、透明电极和金属电极制备的流程进行制备，流程中台面刻蚀等离子体对于量子阱以及P型GaN的损伤无法有效消除；生产成本也难以进一步降低。
[0004]本发明之前，通常通过降低掩膜沉积功率、蒸发金属掩膜、减小台面刻蚀功率等手段进行降低等离子体的损伤，但效果并不理想。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供了一种GaN基发光二极管的制备方法。该方法通过分步生长GaN材料，进行量子阱、P型GaN的选择性生长，取消了器件制备过程中的台面干法刻蚀工艺，完全避免了台面刻蚀时由于等离子体轰击造成量子阱以及P型GaN的损伤，不仅有效降低了材料生长过程的气源的消耗，还采用湿法工艺完成台面，省略了干法刻蚀设备的需求，大大节约了生产成本。
[0006]本发明提供一种GaN基发光二极管的制备方法，包括如下步骤:
[0007]步骤1:在一衬底上依序生长缓冲层和η型GaN层；
[0008]步骤2:采用光刻的方法，在η型GaN层上制备选择性生长掩膜；
[0009]步骤3:在去掉选择性生长掩膜的η型GaN层的上面依序生长多量子阱层和ρ型GaN 层；
[0010]步骤4:将η型GaN层上保留的选择性生长掩膜刻蚀掉；
[0011]步骤5:在ρ型GaN层和暴露的η型GaN层上生长透明电极层；
[0012]步骤6:在ρ型GaN层上的透明电极层上制作金属电极，在η型GaN层上的透明电极层上制作金属电极，完成制备。
[0013]本发明的有益效果是，该方法通过分步生长GaN材料，进行量子阱、P型GaN的选择性生长，取消了器件制备过程中的台面干法刻蚀工艺，完全避免了台面刻蚀时由于等离子体轰击造成量子阱以及P型GaN的损伤，不仅有效降低了材料生长过程的气源的消耗，还采用湿法工艺完成台面，忽略了干法刻蚀设备的需求，大大节约了生产成本。
【专利附图】
【附图说明】[0014]为进一步说明本发明的内容，以下结合具体的实施方式对本发明做详细的描述，其中:
[0015]图1是本发明的制备流程图；
[0016]图2是GaN基LED外延材料的剖面示意图，在蓝宝石衬底I上采用外延的方法生长非掺杂的GaN缓冲层2和n-GaN层3 ；
[0017]图3是在图2所示外延材料上制备的选择性生长掩膜层4 ；
[0018]图4是利用图3所示外延材料上选择性生长有源层5，ρ-GaN层6 ；
[0019]图5是材料生长过程结束后去除选择性生长掩膜层4的示意图；
[0020]图6是通过蒸发在图5所示的氮化镓材料上制备透明电极层7的示意图；
[0021]图7是通过光刻和蒸发在图6所示的氮化镓材料上制备金属电极8的示意图。
【具体实施方式】
[0022]请参阅图1及图2-7所示，本发明提供一种GaN基发光二极管的制备方法，包括如下步骤:
[0023]步骤1:在一衬底I上依序生长缓冲层2和η型GaN层3 (参阅图2)，所述衬底I为蓝宝石衬底，缓冲层2为非掺杂的GaN层，η型GaN层3为重掺杂的η型GaN层；
[0024]步骤2:采用PECVD、光刻和湿法腐蚀的方法，在η型GaN层3上制备选择性生长掩膜4 (参阅图3)，该LED芯片掩膜4的材料为Si02、SiN或SiON，掩膜厚度在0.05-1 μ m ；
[0025]步骤3:在去掉LED芯片掩膜4的η型GaN层3的上面制作生长多量子阱层5和ρ型GaN层6(参阅图4)；
[0026]步骤4:采用湿法腐蚀的方法，将η型GaN层3上保留的LED芯片掩膜4刻蚀掉，暴露出重掺杂的η型GaN表面(参阅图5)；
[0027]步骤5:在ρ型GaN层6和暴露的η型GaN层3上生长透明电极层7，透明电极层采用氧化铟锡材料，厚度在0.01-2 μ m(参阅图6)；
[0028]步骤6:通过光刻、蒸发和剥离的方法，在P型GaN层6上的透明电极层7上制作金属电极8，在η型GaN层3上的透明电极层7上制作金属电极8 (参阅图7)，金属导电电极采用Cr/Pt/Au金属体系，厚度在0.01-2 μ m,完成制备。
[0029]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种GaN基发光二极管的制备方法，包括如下步骤: 步骤1:在一衬底上依序生长缓冲层和η型GaN层； 步骤2:采用光刻的方法，在η型GaN层上制备选择性生长掩膜； 步骤3:在去掉选择性生长掩膜的η型GaN层的上面依序生长多量子阱层和ρ型GaN层； 步骤4:将η型GaN层上保留的选择性生长掩膜刻蚀掉； 步骤5:在ρ型GaN层和暴露的η型GaN层上生长透明电极层； 步骤6:在ρ型GaN层上的透明电极层上制作金属电极，在η型GaN层上的透明电极层上制作金属电极，完成制备。
2.根据权利要求1所述的GaN基发光二极管的制备方法，其中所述衬底为蓝宝石衬底。
3.根据权利要求1所述的GaN基发光二极管的制备方法，其中缓冲层为非掺杂的GaN层。
4.根据权利要求1所述的GaN基发光二极管的制备方法，其中选择性生长掩膜的材料为 Si02、SiN 或 SiON。
5.根据权利要求1所述的GaN基发光二极管的制备方法，其中透明电极层的材料为IT0。
【文档编号】H01L33/00GK103956415SQ201410192628
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月8日 优先权日:2014年5月8日
【发明者】黄亚军, 王莉, 樊中朝, 刘志强, 伊晓燕 申请人:中国科学院半导体研究所