GaN基功率型LED的P、N双透明接触电极及制备方法技术

一种ＧａＮ基功率型ＬＥＤ的Ｐ、Ｎ双透明接触电极，包括：一蓝宝石衬底；一Ｎ－ＧａＮ层制作在蓝宝石衬底上，该Ｎ－ＧａＮ层上面的一侧形成有一台阶；一有源层制作在Ｎ－ＧａＮ层上的最上面；一Ｐ－ＧａＮ层制作在有源层上；一Ｒｕ／Ｎｉ层制作在Ｐ－ＧａＮ层的中间部位；两ＩＴＯ层分别制作在Ｒｕ／Ｎｉ层及Ｎ－ＧａＮ层上面的一侧的台阶上，该Ｒｕ／Ｎｉ层与其上的ＩＴＯ层为Ｐ电极，该Ｎ－ＧａＮ层上的ＩＴＯ层为Ｎ电极；两压焊点Ｃｒ／Ａｇ／Ａｕ层分别制作在两ＩＴＯ层上面的部分区域；一ＳｉＯ↓［２］钝化层制作在Ｐ－ＧａＮ层上面暴露的部分，及Ｐ－ＧａＮ层、有源层的侧面和Ｎ－ＧａＮ层一侧的台阶部分的表面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术用于半导体光电子器件制造
，具 体涉及到一种GaN基功率型发光二极管(LED)中P、 N-GaN电极体系设计和制作方法。
技术介绍
以InGaN/GaN MQW蓝光芯片激发黄光荧光粉(YAG : Ce 3 +)是最常用的制备白光LED的方法，白光LED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。随着InGaN/GaN MQW 蓝光材料的研究深入和功率型白光LED器件制备性能 的稳步提高，LED己经从应用于电子产品的背光源、交 通灯、显示标志、景观照明走向白光照明等领域，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。在电极设计中，P 、 N电极采用双透明电极的设计，P电极为Ru/Ni/IT0， N电极为IT0; P、 N电极压焊区 采用Cr/Ag/Au。在制作GaN基功率型LED时， 一般采用Si02作为 掩蔽层，然后用I CP干法刻蚀的方法形成N — G AN电极 的台面，PECVD沉积Si02掩蔽层过程中对GaN基片的 射频损伤大小，以及沉积的S i 02掩蔽层的致密性和绝 缘强度，决定了 ICP刻蚀过程对发光有源区的损伤和 器件的漏电的大小。P 、 N电极同时制作，然后湿法腐 蚀；P 、 N电极压也同时制作，然后剥离。因此制作工 艺得到简化。
技术实现思路
本专利技术的目的是在于，提供 一 种GaN基功率型LED 的P 、 N双透明接触电极及制备方法，该P 、 N电极皆 为高透明ITO电极，其压悍区域皆为高反射CiVAg/Au, 降低了电极对光的吸收，提高了功率型GaN基LED的 光提取效率，决了在PECVD沉积Si02掩蔽层过程中对 GaN基片的射频损伤等主要技术问题。本专利技术的技术方案如下本专利技术提供 一 种GaN基功率型LED的P、 N双透明 接触电极，其特征在于，包括一蓝宝石衬底；一 N-GaN层，该N-GaN层制作在蓝宝石衬底上，该N-GaN层上面的 一 侧形成有 一 台阶；一有源层，该有源层制作在N-GaN层上的最上面；一 P-GaN层，该P-GaN层制作在有源层上；一 Ru/Ni层，该Ru/Ni层制作在P —GaN层的中间部位；两ITO层，该两ITO层分别制作在Ru/Ni层及N-GaN 层上面的 一 侧的台阶上，该Ru/Ni层与其上的ITO层 为P电极，该N-GaN层上的ITO层为N电极；两压焊点Cr/Ag/Au层，该两压焊点Cr/Ag/Au层 分别制作在两ITO层上面的部分区域；一 Si02钝化层，该Si02钝化层制作在P-GaN层上 面暴露的部分，及P-GaN层、有源层的侧面和N-GaN 层 一 侧的台阶部分的表面。其中P 、 N电极为透明电极。其中P 、 N透明电极的I TO层为同时制作。其中两压焊点Cr/Ag/Au层为同时制作，该两压焊 点Cr/Ag/Au层与ITO层的接触面为高反射面，反射率 大于4 0 % 。本专利技术提供 一 种GaN基功率型LED的P、 N双透明接触电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤步骤1 :在蓝宝石衬底上依次外延N-GaN层、有 源层和P-GaN层，形成GaN基功率型LED的材料结构， 在外延的GaN基功率型LED的材料结构P— GaN层上沉 积 一 层Si02掩蔽层；步骤2 :用光刻和湿法腐蚀出叉指状N — GaN电极， 腐蚀掉Si02掩蔽层，暴露需要刻蚀的N_ GaN电极区域 上表面；步骤3 :去除光刻胶，采用ICP干法刻蚀的方法 刻蚀出N— GaN电极区域，形成P台面；步骤4 :湿法去除剩余S i 02掩蔽层，对I CP刻蚀 的GaN基片进行清洗；步骤5 :在经过ICP刻蚀并清洗的GaN基片表面 沉积 一 层S i 02钝化层，该S i 02钝化层具有高的致密性 和绝缘性，能够阻止在暴露的有源区断面形成漏电通 道；步骤6 :用光刻和湿法腐蚀出优化设计的P-GaN 电极区域，电子束蒸发Ru/Ni层；步骤7 :用光刻和湿法腐蚀出优化设计的N-GaN 电极区域，然后去除光刻胶；步骤8 :电子束蒸发ITO，用光刻和湿法腐蚀出P 、 N区域的ITO层，该Ru/Ni层与其上的ITO层为P电极，该N-GaN层上的IT0层为N电极；步骤9 :去除光刻胶，用光刻和湿法腐蚀出P 、 N电极压焊点，电子束分步蒸发压焊点Cr/Ag/Au层；步骤1 0 :在温度4 5 0 °C 、 N 2气氛中进行合金化处理3min，获得压焊点Cr/Ag/Au层与IT0层良好的接触电阻，并提高界面处的附着力。 其中P 、 N电极为透明电极。其中两压焊点Cr/Ag/Au层为同时制作，该两压焊 点Cr/Ag/Au层与IT0层的接触面为高反射面，反射率 大于4 0 % 。其中所述的S i 0 2掩蔽层的沉积温度为3 0 0 。C ， 工作气体流量比N2: SiH4: N20= 4 :1.5:1 5 ，腔 室压力小于1 . 5 torr，射频功率小于5 0 W。附图说明为了进一步的说明本专利技术的内容，以下结合具体 的实施方式对本专利技术作详细的描述，其中图1是GaN基功率型LED外延材料结构剖面示意 图，在蓝宝石衬底1上采用外延的方法形成N-GaN层 2 、 有源层3和P-GaN层4 ;图2是在图1上 PECVD沉积 一 层厚度5 0 0 OA的Si02掩蔽层5的示意图3是在图2上光刻和湿法腐蚀出N — GaN电极的 形状，腐蚀掉Si02掩蔽层5 ，暴露要刻蚀的N— GaN电 极区域6的上表面的示意图4是图3 ICP千法刻蚀的后，形成的N— GaN台 面的示意图5是图4湿法去除剩余S i 0 2掩蔽层5后，经ICP 干法刻蚀的N — GaN电极台面7的示意图6是在图5上PECVD沉积 一 层Si02钝化层8示 意图7是在图6上光刻和湿法腐蚀出P — GaN电极的 形状，腐蚀掉Si02钝化层8 ,暴露要刻蚀的P— GaN电 极区域9的上表面的示意图8是在图7上电子束蒸发Ru/Ni层1 0的示意图9是在图8上光刻和湿法腐蚀出N — GaN电极的 形状，腐蚀掉S i 02钝化层8 ,暴露要刻蚀的N — GaN电 极区域7的上表面的示意图1 0是在图9上电子束蒸发ITO ，然后光刻和湿 法腐蚀出P、 N— GaN的电极ITO层1 1的形状的示意 图；图1 1是在图1 0上光刻和湿法腐蚀出P 、 N — GaN 电极压焊区域的形状，然后电子束蒸发Cr/Ag/Au，最 后剥离后形成压焊点Cr/Ag/Au层1 2示意图。具体实施例方式请参阅图1 1所示，本专利技术 一 种GaN基功率型LED 的P 、 N双透明接触电极，包括一蓝宝石衬底1 ;—N-GaN层2 ，该N-GaN层2制作在蓝宝石衬底 1上，该N-GaN层2上面的 一 侧形成有 一 台阶；一有源层3 ，该有源层3制作在N-GaN层2上的 最上面；一 P-GaN层4 ，该P-GaN层4制作在有源层3上；一 Ru/Ni层1 0 ，该Ru/Ni层1 0制作在P-GaN 层4的中间部位；两IT0层1 1 ，该两IT0层1 1分别制作在Ru/Ni 层1 0及N-GaN层2上面的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＧａＮ基功率型ＬＥＤ的Ｐ、Ｎ双透明接触电极，其特征在于，包括：一蓝宝石衬底；一Ｎ－ＧａＮ层，该Ｎ－ＧａＮ层制作在蓝宝石衬底上，该Ｎ－ＧａＮ层上面的一侧形成有一台阶；一有源层，该有源层制作在Ｎ－ＧａＮ层上的最上面；一Ｐ－ＧａＮ层，该Ｐ－ＧａＮ层制作在有源层上；一Ｒｕ／Ｎｉ层，该Ｒｕ／Ｎｉ层制作在Ｐ－ＧａＮ层的中间部位；两ＩＴＯ层，该两ＩＴＯ层分别制作在Ｒｕ／Ｎｉ层及Ｎ－ＧａＮ层上面的一侧的台阶上，该Ｒｕ／Ｎｉ层与其上的ＩＴＯ层为Ｐ电极，该Ｎ－ＧａＮ层上的ＩＴＯ层为Ｎ电极；两压焊点Ｃｒ／Ａｇ／Ａｕ层，该两压焊点Ｃｒ／Ａｇ／Ａｕ层分别制作在两ＩＴＯ层上面的部分区域；一ＳｉＯ↓［２］钝化层，该ＳｉＯ↓［２］钝化层制作在Ｐ－ＧａＮ层上面暴露的部分，及Ｐ－ＧａＮ层、有源层的侧面和Ｎ－ＧａＮ层一侧的台阶部分的表面。

【技术特征摘要】
1. 一种GaN基功率型LED的P、N双透明接触电极，其特征在于，包括一蓝宝石衬底；一N-GaN层，该N-GaN层制作在蓝宝石衬底上，该N-GaN层上面的一侧形成有一台阶；一有源层，该有源层制作在N-GaN层上的最上面；一P-GaN层，该P-GaN层制作在有源层上；一Ru/Ni层，该Ru/Ni层制作在P-GaN层的中间部位；两ITO层，该两ITO层分别制作在Ru/Ni层及N-GaN层上面的一侧的台阶上，该Ru/Ni层与其上的ITO层为P电极，该N-GaN层上的ITO层为N电极；两压焊点Cr/Ag/Au层，该两压焊点Cr/Ag/Au层分别制作在两ITO层上面的部分区域；一SiO2钝化层，该SiO2钝化层制作在P-GaN层上面暴露的部分，及P-GaN层、有源层的侧面和N-GaN层一侧的台阶部分的表面。2.根据权利要求1所述的 一 种GaN基功率型LED的P 、 N双透明接触电极，其特征在于，其中P 、 N电 极为透明电极。 3 .根据权利要求1所述的 一 种GaN基功率型LED 的P 、 N双透明接触电极，其特征在于，其中P 、 N透 明电极的IT0层为同时制作。4 .根据权利要求1所述的 一 种GaN基功率型LED 的P 、 N双透明接触电极，其特征在于，其中两压焊点 Cr/Ag/Au层为同时制作，该两压焊点Cr/Ag/Au层与 I T0层的接触面为高反射面，反射率大于4 0 % 。5 . —种GaN基功率型LED的P、 N双透明接触电 极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤步骤1 :在蓝宝石衬底上依次外延N-GaN层、有 源层和P-GaN层，形成GaN基功率型LED的材料结构， 在外延的GaN基功率型LED的材料结构P— GaN层上沉 积 一 层Si02掩蔽层；步骤2 :用光刻和湿法腐蚀出叉指状N — GaN电极， 腐蚀掉S i 02掩蔽层，暴露需要刻蚀的N — GaN电极区域 上表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立彬，王良臣，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]