半導體器件的制造方法技術

本發明專利技術提供了一種發光二極管的制造方法，包括；在藍寶石襯底的（0001）方向上生長AlN緩沖層；在AlN緩沖層上蒸鍍N型電極；在N型電極上蒸鍍量子阱反射層；在量子阱反射層上生長一層厚度30～40μm的金屬層；利用干法刻蝕技術將該金屬層制備成周期排列的條狀金屬層；在周期排列的條狀金屬層上外延生長N型GaN層；在N型GaN層上生長有源層；在有源層上生長P型GaN層；在P型GaN層上生長P型電極。該方法可以降低材料的位錯密度，同時減少量子限制斯塔克效應的影響。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種
技術介紹
熒光燈和白熾燈是現在廣泛應用的照明光源，但是它們有很大的缺陷，就是發光的效率太低，找到光轉換效率高的新光源來替代這些傳統光源，是實現節能減排的重要途徑之一。LED是一種新型的光源，其發光的效率很高。半導體照明有節能、安全、壽命長、節能美觀、綠色環保、可微型化、色彩豐富等優點，并且耐高溫高壓，耐酸堿腐蝕，即使在嚴酷的條件下也能正常工作。實現LED白光照明的途徑主要有三種:一是藍光LED激發黃色熒光粉發白光；二是紫外LED配合紅、綠、藍三色熒光粉發白光；三是由紅綠藍三色LED混合成白光。其中第一種方法是現階段實現LED照明的最有效手段。以GaN為代表的三族氮化物(AlN、GaN、InN、AlGaInN)由于具有優良的光電特性，因而在藍光、綠光、紫外發光二極管(LED)及高頻、高溫大功率電子器件中得到廣泛應用。由于缺乏晶格匹配的襯底，三族氮化物都是異質外延在其他材料上，常用的襯底有藍寶石、碳化硅、硅、砷化鎵、氧化鋅等，常用的外延方法有金屬有機物化學氣相沉積(MOCVD)、分子束外延(MBE)和氫化物氣相外延(HVPE)等。由于和襯底的晶格失配及熱失配很大，即使采用低溫GaN緩沖層技術后，外延的氮化物中仍存在大量的缺陷，包括由于晶格失配導致的位錯、層錯等。GaN基材料中的缺陷影響材料的發光性能，同時降低了發光二極管的可靠性。
技術實現思路
為克服現有技術的不足，本專利技術提供一種，尤其提供了一種發光二極管的制造方法，該方法可以降低材料的位錯密度，同時減少量子限制斯塔克效應的影響。本專利技術的發光二極管的制造方法包括以下步驟:(一)在藍寶石襯底I的(0001)方向上生長AlN緩沖層2；(二)在AlN緩沖層上蒸鍍N型電極3 ;(三)在N型電極3上蒸鍍量子阱反射層4；(四)在量子阱反射層4上生長一層厚度30 40μ m的金屬層；利用干法刻蝕技術將該金屬層制備成周期排列的條狀金屬層5 ；(五)在周期排列的條狀金屬層5上外延生長N型GaN層6；(六)在N型GaN層6上生長有源層7;(七)在有源層7上生長P型GaN層8;(八)在P型GaN層8上生長P型電極9。其中，步驟(二)中，N型電極3優選為Al。步驟(三)中，量子阱反射層4優選為逐層形成的Al、N1、Ag層。其厚度優選為120 150nm。步驟(四)中，金屬層優選為Au，條狀金屬層之間的間隔優選為60 80 μ m。步驟(六)中，有源層7為AlxGahNAlyGahN多量子阱層，其中0〈x〈l，0〈y〈l。步驟(八)中，先用CF4處理P型GaN層8表面，然后在P型GaN層8表面蒸鍍Al，形成與P型GaN層8歐姆接觸的P型電極。P型電極厚度為在400_500nm。附圖說明圖1為根據本專利技術方法制成的發光二極管的結構示意圖。具體實施例方式以下結合附圖和具體實施例對本專利技術進行詳細描述，但不作為對本專利技術的限定。本專利技術的發光二極管的制造方法，包括以下步驟:(一)在藍寶石襯底I的(0001)方向上生長AlN緩沖層2；(二)在AlN緩沖層上蒸鍍N型電極3 ;N型電極3優選為Al。(三)在N型電極3上蒸鍍量子阱反射層4;量子阱反射層4優選為逐層形成的Al、N1、Ag層。其厚度優選為120 150nm。(四)在量子阱反射層4上生長一層厚度30 40μ m的金屬層；利用干法刻蝕技術將該金屬層制備成周期排列的條狀金屬層5 ;金屬層優選為Au，條狀金屬層之間的間隔優選為60 80μπι;(五)在周期排列的條狀金屬層5上外延生長N型GaN層6；(六)在N型GaN層6上生長有源層7;有源層7為AlxGahNAlyGahyN多量子阱層，其中 0〈x〈l，0〈y〈l ；(七)在有源層7上生長P型GaN層8;(A)在P型GaN層8上生長P型電極9。具體地，用CF4處理P型GaN層8表面，然后在P型GaN層8表面蒸鍍Al，形成與P型GaN層8歐姆接觸的P型電極。P型電極厚度為在 400-500nm。根據本專利技術的方法制得的發光二極管的結構如圖1所示，依次包括:藍寶石襯底1、GaN緩沖層2、N型電極3、反射層4、周期排列的條狀金屬層5、N型GaN層6、有源層7、P型GaN層8和P型電極9。條狀金屬層5是厚度為30 40 μ m，橫向間隔為60_80 μ m的呈周期性排列的金屬層單元，該金屬層單元可有效降低發光二極管的位錯密度。量子阱反射層4由逐層蒸鍍的Ag、N1、Ti組成，為多量子阱結構，Ag層上下兩面分別與Ni層和N型電極3接觸。本專利技術的發光二極管的制造方法與現有技術相比，具有以下有益效果:本專利技術在外延生長GaN前，先生長量子阱反射層和橫向周期排列的條狀金屬層，再采用側向外延技術生長GaN外延層，可有效降低外延層的位錯密度，減少量子限制斯塔克效應的影響。采用本方法制備的LED的位錯密度降低約20 25%。陰極熒光譜增強約20 25 %，，電致發光譜強度增強20 25 %。條狀金屬層也可以采用Ag形成，雖然成本稍低，但是其效果不如Au顯著。量子阱反射層增強了條狀金屬層的接觸，同時有效抑制了發光損耗。當然，本專利技術還可有其他多種實施例，在不背離本專利技術精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本專利技術作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本專利技術所附的權利要求的保護范圍。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種發光二極管的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：步驟（1）、在藍寶石襯底（1）的（0001）方向上生長AlN緩沖層（2）；步驟（2）、在AlN緩沖層上蒸鍍N型電極（3）；步驟（3）、在N型電極（3）上蒸鍍量子阱反射層（4）；步驟（4）、在量子阱反射層（4）上生長一層厚度30～40μm的金屬層；利用干法刻蝕技術將該金屬層制備成周期排列的條狀金屬層（5）；步驟（5）、在周期排列的條狀金屬層（5）上外延生長N型GaN層（6）；步驟（6）、在N型GaN層（6）上生長有源層（7）；步驟（7）、在有源層（7）上生長P型GaN層（8）；步驟（8）、在P型GaN層（8）上生長P型電極（9）。

【技術特征摘要】
1.一種發光二極管的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 步驟(I)、在藍寶石襯底(I)的(OOOl)方向上生長AlN緩沖層(2)； 步驟(2 )、在AlN緩沖層上蒸鍍N型電極(3 ); 步驟(3)、在N型電極(3)上蒸鍍量子阱反射層(4); 步驟(4)、在量子阱反射層(4)上生長ー層厚度30 40 y m的金屬層；利用干法刻蝕技術將該金屬層制備成周期排列的條狀金屬層(5)； 步驟(5)、在周期排列的條狀金屬層(5)上外延生長N型GaN層(6)； 步驟(6)、在N型GaN層(6)上生長有源層(7)； 步驟(7)、在有源層(7)上生長P型GaN層(8)； 步驟(8)、在P型GaN層(8)上生長P型電極(9)。2.按權利要求1所述的方法，其特征在...

【專利技術屬性】
技術研發人員：虞浩輝，周宇杭，
申請(專利權)人：江蘇威納德照明科技有限公司，
類型：發明
國別省市：