GaN基功率型LED的N型欧姆接触电极的制备方法技术

一种ＧａＮ基功率型ＬＥＤ的Ｎ型欧姆接触电极的制备方法，包括：在ＧａＮ基功率型ＬＥＤ的材料结构上沉积一掩蔽层；腐蚀出叉指状Ｎ－ＧａＮ电极；去除光刻胶清洗；在ＧａＮ基片表面沉积一隔离层；电极剥离；腐蚀掉ＳｉＯ↓［２］掩蔽层；电子束蒸发制备Ｐ－ＧａＮ半透明电极金属化体系ＮｉＡｕ；电极剥离后，在Ｎ↓［２］∶Ｏ↓［２］＝２∶１ｍｉｎ氛围合金温度５００℃进行合金化处理５ｍｉｎ，减小Ｐ－ＧａＮ半透明电极的金属化体系ＮｉＡｕ与Ｐ－ＧａＮ层之间的欧姆接触电阻，提高Ｐ－ＧａＮ半透明电极与Ｐ－ＧａＮ的接触强度和热稳定性；最后光刻出Ｐ－ＧａＮ加厚电极，完成Ｐ、Ｎ电极的制备。

【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:Ce3 +)是』1常用的制备白光LED的方法，白光LED具有节厶匕 目g、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光材料的研究深入和功率型白光LED器件制备性能的:t化 稳步提高，LED已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。在制作氮化镓(GaN)基功率型LED时， 一般釆用 二氧化硅(Si02)作为掩蔽层，然后等离子气相干法刻 蚀方法(ICP)形成N— GaN电极的台面，制作N金属 欧姆接触电极，等离子化学气相沉积方法(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。N —GaN掺杂浓度比较高， 一 般采用Ti/Al/Ti/Au作金属 电极，容易形成欧姆接触，但是金属Al本身的熔点低、 易氧化等不稳定性，以及Al与Au之间的互扩散产生 Kirderdall效应，尤其是在长时间工作条件下，Ti层 对保护层Au扩散的阻挡作用有限，Au的内扩散都会导 致电极热稳定性变差。
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N型欧姆接触电极的制备方法，提高了 GaN基功率 型发光二极管的发光效率，解决了在PECVD沉积Si02 掩蔽层过程中对GaN基片的射频损伤，以及N — GaN电 极合金体系热稳定性差等主要技术问题。本专利技术 一 种GaN基功率型LED的N型欧姆接触电 极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤步骤l: 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；步骤2 :在GaN基功率型LED的材料结构上的 P-GaN层上采用PECVD沉积 一 层厚度5 0 0 0 A的Si02 掩蔽层，所采用的PECVD的方法沉积Si02掩蔽层的方 法，具有对GaN基片的射频损伤小，以及沉积Si02掩 蔽层致密性好和绝缘强度高的优点；步骤3 :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电极台面；步骤4 :去除光刻胶，采用ICP刻蚀出N— GaN电极的台面；步骤5 :湿法去除剩余Si02掩蔽层，对ICP刻蚀 的GaN基片进行清洗；步骤6 :在经过ICP刻蚀并清洗的GaN基片表面 采用PECVD方法沉积一层厚度2 0 0 0 A的Si02隔离 层，该S i 02隔离层具有高的致密性和绝缘性，能够阻 止在制备的P 、 N电极之间产生漏电；步骤7:用光刻和湿法腐蚀出优化设计的N-GaN 电极，电子束蒸发叉指状N— GaN电极的金属化体系， 优化设计的叉指装N— GaN电极结构解决了 ICP刻蚀去 掉的有源层对光的损失和增加出光面积之间的矛盾， 提高GaN基功率型LED的发光功率，电极剥离；步骤8: 电极剥离后，在温度6 5 0'CAr氛围中 进行合金化处理3min，减小N—GaN电极与N— GaN层 的接触电阻，提高N— GaN电极的热稳定性；步骤9 :用光刻和湿法腐蚀的方法腐蚀掉S i 02掩 蔽层，暴露出P— GaN电极台面；步骤l 0:电子束蒸发制备P—GaN半透明电极金 属化体系NiAu，电极剥离；步骤1 1 :电极剥离后，在N2: 02= 2 : 1 min氛 围合金温度5 0 0 'C进行合金化处理5min，减小 P — GaN半透明电极的金属化体系NiAu与P— GaN层之间的欧姆接触电阻，提高P— GaN半透明电极与P-GaN的接触强度和热稳定性；步骤1 2 :最后光刻出P-GaN加厚电极，电子束依次蒸发P加厚电极的金属化体系NiAu，电极剥离，兀成p、N电极的制备；采取先制作N _ GaN电极，然后制作p-一 GaN半透明电极的金属化体系NiAu与P-GaN加厚电极，避免了 N— GaN电极在较高温度6 5 0 °C合金化时键合保护层金的内扩散，以及对P—GaN欧姆电极执 、、稳定性的影响。中N—GaN电极的金属化体系包括依次生长的欧姆接触层钛、高反射层铝、阻挡层铂和键合保护层金；其中的该阻挡层铂阻止了键合保护层金的内扩散，避免了 N—GaN电极在合金化或者长期工作过程中接触电 阻增大和反向漏电增加，提高N — GaN电极热稳定性， 传输线方法计算的比接触电阻率7 * 1 0—8Qcm2。其中所述的PECVD沉积Si02掩蔽层和Si02隔离 层，在PECVD真空室内抽真空至压力为小于l 0 —5Pa， 升温3 0 O'C并保持稳定，是在真空室内升温至3 0 0 °C并保持稳定，给真空室充入气体流量3 9 2 sccm 的N2 、 15 0sccm 的SiH4禾口 1 4 2 0 sccm的N20 至腔室压力为0 . 7 torr，施加2 0 W射频功率启辉2 秒，然后射频功率降低至1 5 W开始沉积S i 0 2掩膜层。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2 0的形状，腐蚀掉Si02掩蔽层5，暴露要刻蚀的N — GaN电极2 0的台面6的示意图4是图3 ICP干法刻蚀的后，N— GaN电极2 0GaN电极2 0的台面7的示意图6是在图5上采用PECVD方法沉积 一 层厚度2 0 0 0 A Si02隔离层8示意图7是在图6电子束蒸发N—GaN2 0电极的金属 化体系的示意图8是在图7上电子束蒸发制备P—GaN电极半透 明1 3的金属化体系的示意图9是在图8上电子束蒸发EB制备P — GaN加厚 电极l4的金属化体系示意图1 0是本专利技术叉指状N — GaN电极2 0和P — GaN 电极3 0结构俯视图。具体实施例方式一种GaN基功率型LED的N型欧姆接触电极及制 备方法，其制作的过程一般是在蓝宝石衬底l上采用 外延的方法形成N-GaN层2 、有源层3和P-GaN层4 , 形成GaN基功率型LED的材料结构4 0 ，如图1所示。在蓝宝石衬底1外延GaN基功率型LED的材料结 构(册lj除4 0 )的上表面P— GaN层4上采用 PECVD后层2is除;法图 湿意 4示 图的是7 5面 图的 方法沉积一层厚度5 0 0 OA的 Si02掩蔽层5，如图 2所示，其中所述的PECVD沉积Si02掩蔽层5 ， PECVD 真空室内抽真空至压力小于l 0- 5Pa，升温3 0 0 °C 并保持稳定，是在真空室内升温至3 0 0 C并保持稳 定，给真空室充入气体流量3 9 2sccra的N2， 1 5 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＧａＮ基功率型ＬＥＤ的Ｎ型欧姆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；步骤２：在ＧａＮ基功率型ＬＥＤ的材料结构上 的Ｐ－ＧａＮ层上采用ＰＥＣＶＤ沉积一层厚度５０００＊的ＳｉＯ↓［２］掩蔽层，所采用的ＰＥＣＶＤ的方法沉积ＳｉＯ↓［２］掩蔽层的方法，具有对ＧａＮ基片的射频损伤小，以及沉积ＳｉＯ↓［２］掩蔽层致密性好和绝缘强度高的优点；步骤３：用光刻 和湿法腐蚀出叉指状Ｎ－ＧａＮ电极，腐蚀掉ＳｉＯ↓［２］掩蔽层，暴露需要刻蚀的Ｎ－ＧａＮ电极台面；步骤４：去除光刻胶，采用ＩＣＰ刻蚀出Ｎ－ＧａＮ电极的台面；步骤５：湿法去除剩余ＳｉＯ↓［２］掩蔽层，对ＩＣＰ刻蚀的ＧａＮ基片进行 清洗；步骤６：在经过ＩＣＰ刻蚀并清洗的ＧａＮ基片表面采用ＰＥＣＶＤ方法沉积一层厚度２０００＊的ＳｉＯ↓［２］隔离层，该ＳｉＯ↓［２］隔离层具有高的致密性和绝缘性，能够阻止在制备的Ｐ、Ｎ电极之间产生漏电；步骤７：用光刻和湿法腐 蚀出优化设计的Ｎ－ＧａＮ电极，电子束蒸发叉指状Ｎ－ＧａＮ电极的金属化体系，优化设计的叉指装Ｎ－ＧａＮ电极结构解决了ＩＣＰ刻蚀去掉的有源层对光的损失和增加出光面积之间的矛盾，提高ＧａＮ基功率型ＬＥＤ的发光功率，电极剥离；步骤８：电极剥 离后，在温度６５０℃Ａｒ氛围中进行合金化处理３ｍｉｎ，减小Ｎ－ＧａＮ电极与Ｎ－ＧａＮ层的接触电阻，提高Ｎ－ＧａＮ电极的热稳定性；步骤９：用光刻和湿法腐蚀的方法腐蚀掉ＳｉＯ↓［２］掩蔽层，暴露出Ｐ－ＧａＮ电极台面；步骤１０：电 子束蒸发制备Ｐ－ＧａＮ半透明电极金属化体系ＮｉＡｕ，电极剥离；步骤１１：电极剥离后，在Ｎ↓［２］∶Ｏ↓［２］＝２∶１ｍｉｎ氛围合金温度５００℃进行合金化处理５ｍｉｎ，减小Ｐ－ＧａＮ半透明电极的金属化体系ＮｉＡｕ与Ｐ－ＧａＮ层之间的欧 姆接触电阻，提高Ｐ－ＧａＮ半透明电极与Ｐ－ＧａＮ的接触强度和热稳定性；步骤１２：最后光刻出Ｐ－ＧａＮ加厚电极，电子束依次蒸发Ｐ加厚电极的金属化体系ＮｉＡｕ，电极剥离，完成Ｐ、Ｎ电极的制备；采取先制作Ｎ－ＧａＮ电极，然后制作Ｐ－ＧａＮ 半透明电极的金属化体系ＮｉＡｕ与Ｐ－ＧａＮ加厚电极，避免了Ｎ－ＧａＮ电极在较高温度６５０℃合金化时键合保护层金的内扩散，以及对...

【技术特征摘要】
1.一种GaN基功率型LED的N型欧姆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N-GaN层、有源层和P-GaN层，形成GaN基功率型LED的材料结构；步骤2在GaN基功率型LED的材料结构上的P-GaN层上采用PECVD沉积一层厚度5000id=icf0001 file=A2006101141930002C1.gif wi=5 he=8 top= 82 left = 154 img-content=drawing img-format=tif orientation=portrait inline=no/>的SiO2掩蔽层，所采用的PECVD的方法沉积SiO2掩蔽层的方法，具有对GaN基片的射频损伤小，以及沉积SiO2掩蔽层致密性好和绝缘强度高的优点；步骤3用光刻和湿法腐蚀出叉指状N-GaN电极，腐蚀掉SiO2掩蔽层，暴露需要刻蚀的N-GaN电极台面；步骤4去除光刻胶，采用ICP刻蚀出N-GaN电极的台面；步骤5湿法去除剩余SiO2掩蔽层，对ICP刻蚀的GaN基片进行清洗；步骤6在经过ICP刻蚀并清洗的GaN基片表面采用PECVD方法沉积一层厚度2000id=icf0002 file=A2006101141930002C2.gif wi=4 he=7 top= 208 left = 138 img-content=drawing img-format=tif orientation=portrait inline=no/>的SiO2隔离层，该SiO2隔离层具有高的致密性和绝缘性，能够阻止在制备的P、N电极之间产生漏电；步骤7用光刻和湿法腐蚀出优化设计的N-GaN电极，电子束蒸发叉指状N-GaN电极的金属化体系，优化设计的叉指装N-GaN电极结构解决了ICP刻蚀去掉的有源层对光的损失和增加出光面积之间的矛盾，提高GaN基功率型LED的发光功率，电极剥离；步骤8电极剥离后，在温度650℃Ar氛围中进行合金化处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宇，王良臣，伊晓燕，郭金霞，
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]