專利名稱：一種具有電流阻擋層氮化鎵基發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管芯片的制作方法，特別是一種具有電流阻擋層氮化鎵 基發(fā)光二極管的制作方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的發(fā)光二極管，其芯片頂部一般都要布置金屬電極，一方面是為了電流更好 的擴(kuò)展，另一方面也必須提供用于焊線的焊盤(pán)；但金屬電極的存在會(huì)造成有源層發(fā)出的光 被遮擋，并且大多數(shù)金屬電極的反射率不高，所以會(huì)降低發(fā)光二極管的出光效率。為了避免 有源層發(fā)出的光被金屬電極遮擋或者吸收，必須抑制或者減少金屬電極正下方有源層載流 子輸運(yùn)和復(fù)合發(fā)光。解決方案之一就是在芯片結(jié)構(gòu)中引入一電流阻擋結(jié)構(gòu)，可用的阻擋結(jié) 構(gòu)包括絕緣層、肖特基結(jié)、反向PN結(jié)三種。這其中，絕緣層的制作最為簡(jiǎn)單，常見(jiàn)的絕緣電 流阻擋層可以是Si02、Si3N4等氧化物，也可以是非摻雜半導(dǎo)體外延層。氧化物一般是在較 低的溫度下沉積，所以致密性和硬度方面都不夠理想；非摻雜半導(dǎo)體外延層可以通過(guò)與發(fā) 光外延層一同生長(zhǎng)得到，可以克服氧化物的不足。對(duì)于氮化鎵基發(fā)光二極管，可以通過(guò)在ρ型氮化鎵基外延層之上引入一非摻雜氮 化鎵基外延層以形成電流阻擋層。在氮化鎵基發(fā)光二極管芯片的制作過(guò)程當(dāng)中，除了與金 屬電極對(duì)應(yīng)的用于電流阻擋的部分，其余的非摻雜氮化鎵基外延層必須蝕刻去除，這樣才 能進(jìn)行后續(xù)的透明電極及金屬電極制作。氮化鎵基外延層一般采用干法進(jìn)行蝕刻，但是干 法蝕刻會(huì)造成外延層損傷并形成類似施主的摻雜，這樣會(huì)造成P型氮化鎵基外延層表面鈍 化。所以在制作具有電流阻擋層氮化鎵基發(fā)光二極管的工藝過(guò)程中，無(wú)法采用常用的干法 蝕刻技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明旨在提出一種具有電流阻擋層氮化鎵基發(fā)光二極管的制 作方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種具有電流阻擋層氮化鎵基發(fā)光 二極管的制作方法，其特征在于包括如下工藝步驟
1)在藍(lán)寶石襯底上形成氮化鎵基發(fā)光外延層，自下而上依次由η型氮化鎵基外延 層、有源層、P型氮化鎵基外延層和非摻雜氮化鎵基外延層組成；
2)在氮化鎵基發(fā)光外延層之上定義電流阻止區(qū)，并在電流阻止區(qū)的非摻雜氮化鎵 基外延層之上鍍一金屬層作為掩膜以覆蓋整個(gè)電流阻止區(qū)；
3)采用電化學(xué)蝕刻方式將電流阻止區(qū)之外的非摻雜氮化鎵基外延層去除；
4)去除掩膜金屬層；
5)在ρ型氮化鎵基外延層和非摻雜氮化鎵基外延層之上制作透明導(dǎo)電層；
6)在電流阻止區(qū)范圍內(nèi)的透明導(dǎo)電層之上制作ρ電極。本發(fā)明的關(guān)鍵步驟是采用電化學(xué)蝕刻選擇性去除非摻雜氮化鎵基外延層；電化學(xué)蝕刻工藝可在無(wú)外加偏壓的條件下以較快的速率蝕刻非摻雜或者η型摻雜GaN基材料，但 無(wú)法蝕刻P型GaN基材料；因此，可以利用無(wú)外加偏壓條件下電化學(xué)蝕刻工藝對(duì)不同導(dǎo)電性 質(zhì)GaN基材料的選擇性蝕刻，將電流阻止區(qū)之外的非摻雜GaN基外延層蝕刻去除。在本發(fā)明中，作為掩膜的金屬層材料選自Ti、Ni、Pt、Au、Cr或前述的任何組合之 一，金屬層在電化學(xué)蝕刻中又可以作為陰極，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)電極電化學(xué)蝕刻。電化學(xué)蝕刻采用 堿性溶液，并且可以通過(guò)外加紫外光照射或者加溫到80°C以上加快蝕刻速率。在完成電流 阻擋層的制作后，蝕刻去除部分區(qū)域的ρ型氮化鎵基外延層和有源層，暴露出η型氮化鎵基 外延層并且在其上制作η電極。本發(fā)明的有益效果是利用電化學(xué)蝕刻選擇性定義電流阻擋層，避免了干法蝕刻 帶來(lái)的損傷和鈍化問(wèn)題，獲得基于非摻雜外延層的具有電流阻擋效應(yīng)的氮化鎵基發(fā)光二極管。


圖1 圖4是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的一種具有電流阻擋層氮化鎵基發(fā)光二極管的制 作過(guò)程的示意圖。圖中部件附圖標(biāo)識(shí)如下。10:藍(lán)寶石襯底。11 緩沖層。12:n_GaN 層。13:MQW 多量子阱。14:p_GaN 層。15:u_GaN 層。16: ITO 層。17 :p 電極。18 :n 電極。20:Ti/Au 掩膜層。200:電流阻止區(qū)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。一種具有電流阻擋層氮化鎵基發(fā)光二極管的制作方法，其制作步驟包括
如圖ι所示，在藍(lán)寶石襯底10上采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)依次外延生長(zhǎng)緩 沖層ll、n-GaN層12、MQW多量子阱13、p-GaN層14和U-GaN層15構(gòu)成氮化鎵基發(fā)光外延層。如圖2所示，采用電子束蒸發(fā)方法在U-GaN層15上蒸鍍一 Ti/Au掩膜層20，厚度 為50/100nm，采用光刻定義一直徑為110微米的電流阻止區(qū)200，采用濕法蝕刻去除電流阻 止區(qū)200之外的Ti/Au掩膜層20。如圖3所示，采用電化學(xué)蝕刻去除電流阻止區(qū)200之外的U-GaN層15，具體工藝條 件包括“采用輻射范圍在280 350nm的汞燈照射發(fā)光外延層表面，功率密度為50mW/cm2，蝕刻液采用2摩爾/升的KOH溶液，溫度為室溫”，蝕刻持續(xù)時(shí)間30分鐘，最終蝕刻停止在 P-GaN層14上，電流阻止區(qū)200之外的U-GaN層15被完全去除；電化學(xué)蝕刻結(jié)束后將Ti/ Au掩膜層20用王水蝕刻去除。 如圖4所示，采用電子束蒸發(fā)方法制作ITO透明導(dǎo)電層16，厚度為250nm，在位于 電流阻止區(qū)200范圍之內(nèi)的ITO層16之上制作ρ電極17 ；采用干法蝕刻去除部分區(qū)域的 ITO層16、p-GaN層14和MQW多量子阱13，暴露出n_GaN層12，在暴露出的n_GaN層12上 制作一 η電極18。
權(quán)利要求
一種具有電流阻擋層氮化鎵基發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于包括如下工藝步驟1) 在藍(lán)寶石襯底上形成氮化鎵基發(fā)光外延層，自下而上依次由n型氮化鎵基外延層、有源層、p型氮化鎵基外延層和非摻雜氮化鎵基外延層組成；2) 在氮化鎵基發(fā)光外延層之上定義電流阻止區(qū)，并在電流阻止區(qū)的非摻雜氮化鎵基外延層之上鍍一金屬層作為掩膜以覆蓋整個(gè)電流阻止區(qū)；3) 采用電化學(xué)蝕刻方式將電流阻止區(qū)之外的非摻雜氮化鎵基外延層去除；4) 去除掩膜金屬層；5) 在p型氮化鎵基外延層和非摻雜氮化鎵基外延層之上制作透明導(dǎo)電層；6) 在電流阻止區(qū)范圍內(nèi)的透明導(dǎo)電層之上制作p電極。
2.如權(quán)利要求1所述的一種具有電流阻擋層氮化鎵基發(fā)光二極管的制作方法，其特 征在于蝕刻去除部分區(qū)域的P型氮化鎵基外延層和有源層，暴露出η型氮化鎵基外延層并 且在其上制作η電極。
3.如權(quán)利要求1所述的一種具有電流阻擋層氮化鎵基發(fā)光二極管的制作方法，其特 征在于金屬層材料選自Ti、Ni、Pt、Au、Cr或前述的任何組合之一。
4.如權(quán)利要求1所述的一種具有電流阻擋層氮化鎵基發(fā)光二極管的制作方法，其特 征在于電化學(xué)蝕刻可以在紫外光照射條件下或者加溫的條件下進(jìn)行。
5.如權(quán)利要求1所述的一種具有電流阻擋層氮化鎵基發(fā)光二極管的制作方法其特征 在于電化學(xué)蝕刻溶液呈堿性。
全文摘要
一種具有電流阻擋層氮化鎵基發(fā)光二極管的制作方法，在藍(lán)寶石襯底上自下而上依次由n型氮化鎵基外延層、有源層、p型氮化鎵基外延層和非摻雜氮化鎵基外延層構(gòu)成成氮化鎵基發(fā)光外延層；在氮化鎵基發(fā)光外延層之上定義電流阻止區(qū)，在電流阻止區(qū)的非摻雜氮化鎵基外延層之上鍍一金屬層作為掩膜以覆蓋整個(gè)電流阻止區(qū)；采用電化學(xué)蝕刻將電流阻止區(qū)之外的非摻雜氮化鎵基外延層去除；去除掩膜金屬層；在p型氮化鎵基外延層和非摻雜氮化鎵基外延層上制作透明導(dǎo)電層；在電流阻止區(qū)范圍內(nèi)的透明導(dǎo)電層上制作p電極。利用電化學(xué)蝕刻選擇性定義電流阻擋層，避免了干法蝕刻帶來(lái)的損傷和鈍化問(wèn)題，獲得基于非摻雜外延層的具有電流阻擋效應(yīng)的氮化鎵基發(fā)光二極管。
文檔編號(hào)H01L33/00GK101969089SQ20101027316
公開(kāi)日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月6日
發(fā)明者吳志強(qiáng), 潘群峰, 黃少華 申請(qǐng)人:廈門(mén)市三安光電科技有限公司