CN102832302A - 一种GaN基LED中N电极的制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种GaN基LED中N电极的制作方法，涉及发光二极管制造过程中N电极的制作方法。在进行感应耦合等离子体台面刻蚀时，只去除GaN外延片一侧横向的部分P-GaN层、多量子阱发光层以及纵向的部分N-GaN层，保留了横向的一部分P-GaN层、多量子阱发光层以及纵向的部分N-GaN层，保留的这部分称为N台面，然后以N电极金属CrPtAu蒸镀上述N台面上、N台面一侧的侧壁以及N-GaN层。本发明工艺简单，无需增加新的工艺步骤，稳定可靠，方便打线，能够有效提高GaN基LED的出光效率。
Description
技术领域
本发明涉及光电子器件制造技术领域，特别是一种氮化镓（GaN）基发光二极管（LED）制造过程中N电极的制作方法。
背景技术
随着外延生长技术和多量子阱结构的发展，GaN基LED的内量子效率已有了非常大的提高，目前GaN基的LED内量子效率可达70%以上,但LED芯片的外量子效率通常只有40%左右。影响GaN基的LED外量子效率的主要因素除了由于GaN材料与与空气的折射率差较大导致光提取效率较低之外，金属电极对于光的吸收也非常严重。众所周知，常规的LED芯片需要正负电极接入使其发光，对应的需要在芯片上制作正负打线盘，通常是金材质，金对于蓝绿光吸收较大，大大影响了出光效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种GaN基LED中N电极的制作方法，以有效降低N电极对于有源区发出的光的吸收。
本发明采用金属有机化学气相沉积的方法，在半导体衬底上依次生长低温GaN缓冲层、不掺杂GaN层、N-GaN层、多量子阱发光层和P-GaN层，形成GaN外延片，然后GaN进行感应耦合等离子体台面刻蚀；在GaN外延片的上表面使用电子束蒸发的方法蒸镀ITO薄膜；最后在P-GaN层、ITO层和P台面外选用负型光刻胶L-300光刻出P电极和N电极；其特征在于进行所述刻蚀时，只去除GaN外延片一侧横向的部分P-GaN层、多量子阱发光层以及纵向的部分N-GaN层，保留了横向的一部分P-GaN层、多量子阱发光层以及纵向的部分N-GaN层，保留的这部分称为N台面，然后以N电极金属CrPtAu蒸镀上述N台面上、N台面一侧的侧壁以及N-GaN层。
常规LED制作方法是：将GaN外延片的一侧进行ICP刻蚀，去除一侧横向全部的P-GaN层、多量子阱发光层以及纵向部分N-GaN层，形成N-GaN层。而本发明通过以上刻蚀工艺为形成的N台面，所刻蚀的深度与常规LED一样，是1000nm~1600nm，这步骤工艺只需要在光刻版图上略做修改，无需增加新的工艺步骤，而N电极金属位于这三个位置的主要作用是：（1）N电极金属位于N台面的上面，与P台面上P电极高度相等，便于封装打线。（2）N电极金属位于N台面一侧侧壁，短路PN结。（3）N电极位于N-GaN层上 ，N电极金属第一层为Cr，可以与N-GaN层形成良好的欧姆接触，降低N电极接触电压，从而降低器件的工作电压。N台面的另一侧壁没有被N电极金属所覆盖，它的作用是：由于GaN材料对光几乎不吸收，所以从LED量子阱侧面发出的光进入N台面后被另一侧面的N电极金属Cr和Pt反射回来，再从N台面出射出来。大大提高了LED器件的出光效率。
本发明工艺简单，无需增加新的工艺步骤，稳定可靠，方便打线，能够有效提高GaN基LED的出光效率。
附图说明
图1是常规GaN基LED的结构图。
图2是本发明GaN基LED的结构图。
具体实施方式
本发明的一种GaN基LED中N电极的制作方法，如图2所示，包括如下步骤：
步骤1：制作GaN外延片：采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）的方法，在半导体衬底1上依次生长厚度为1μm的低温GaN缓冲层2、厚度为2μm的不掺杂GaN层3、厚度为3μm的N-GaN层4、厚度为200nm的多量子阱发光层5和厚度为700nm的P-GaN层6，形成GaN外延片。其中，半导体衬底1可以为蓝宝石、硅、碳化硅或金属的任意一种。
步骤2：对GaN进行ICP（感应耦合等离子体）台面刻蚀：
常规LED是将GaN外延片的一侧进行ICP刻蚀，去除一侧横向全部的P-GaN层6、多量子阱发光层5以及纵向部分N-GaN层4，形成N-GaN 41，如图1所示。
而本发明只去除了一侧横向的部分P-GaN层6、多量子阱发光层5以及纵向的部分N-GaN层 41（如图2所示），保留了一侧横向的一部分P-GaN层6、多量子阱发光层5以及纵向的部分N-GaN层4，保留的这部分在图2中标识为10，称为N台面。
本发明所刻蚀的总深度与常规LED一样，是1000nm～1600nm。这步工艺只需要在光刻版图上略做修改，无需增加新的工艺步骤。
步骤3：在GaN外延片的上表面使用电子束蒸发的方法蒸镀ITO薄膜 7，厚度2400Å：选用AZ6130光刻胶和小王水（HCl和HNO3的体积比为3︰1）光刻腐蚀出ITO图形，去除P-GaN层6上的部分ITO薄膜和P型台面外的ITO薄膜，在P型台面上形成ITO透明电极。ITO透明电极与P-GaN可以形成良好的欧姆接触，可以降低P电极的接触电压，从而降低器件的工作电压。
步骤4：在P-GaN层6、ITO层7和P台面外选用负型光刻胶L-300光刻P、N电极：采用电子束蒸发法蒸镀金属CrPtAu（200/600/15000Å），剥离后形成P电极8和N电极9。
本发明中的N电极9位于N台面10的上面、N台面10一侧侧壁以及N-GaN 41上。这步工艺只需要在光刻版图上略做修改，无需增加新的工艺步骤。
N电极9位于这三个位置的主要作用是：（1）N电极9位于N台面10的上面，与P台面上的P电极高度相等，便于封装打线。（2）N电极9位于N台面10一侧侧壁，短路PN结。（3）N电极9位于N-GaN层41上，N电极金属第一层为Cr，可以与N-GaN层41形成良好的欧姆接触，降低N电极接触电压，从而降低器件的工作电压。N台面10的另一侧壁没有被N电极金属9所覆盖，它的作用是：由于GaN材料对光几乎不吸收，所以从LED量子阱区5侧面发出的光进入N台面10后被另一侧面的N电极金属Cr和Pt反射回来，再从N台面10出射出来。大大提高了LED器件的出光效率。
Claims (1)
1.一种GaN基LED中N电极的制作方法，采用金属有机化学气相沉积的方法，在半导体衬底上依次生长低温GaN缓冲层、不掺杂GaN层、N-GaN层、多量子阱发光层和P-GaN层，形成GaN外延片，然后GaN进行感应耦合等离子体台面刻蚀；在GaN外延片的上表面使用电子束蒸发的方法蒸镀ITO薄膜；最后在P-GaN层、ITO层和P台面外选用负型光刻胶L-300光刻出P电极和N电极；其特征在于进行所述刻蚀时，只去除GaN外延片一侧横向的部分P-GaN层、多量子阱发光层以及纵向的部分N-GaN层，保留了横向的一部分P-GaN层、多量子阱发光层以及纵向的部分N-GaN层，保留的这部分称为N台面，然后以N电极金属CrPtAu蒸镀上述N台面上、N台面一侧的侧壁以及N-GaN层。
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