本发明专利技术提供了一种利用ＩＴＯ颗粒掩膜粗化红光发光二极管的方法，包括以下步骤：（１）按常规利用金属有机化学气相沉积的方法在衬底上依次外延生长Ｎ型接触层、多量子阱有源区和Ｐ型接触层，衬底为ＧａＡｓ材料；（２）在外延生长的Ｐ型接触层上用电子束溅射一层厚２６０ｎｍ的ＩＴＯ薄膜；（３）将覆盖有ＩＴＯ的外延片浸入浓盐酸中１分钟，腐蚀掉部分ＩＴＯ，残留的为颗粒状的ＩＴＯ；（４）用残留的ＩＴＯ颗粒作掩膜，干法刻蚀Ｐ型接触层，形成粗化表面；（５）用浓盐酸腐蚀掉残留的ＩＴＯ。本发明专利技术使用颗粒状ＩＴＯ作为干法刻蚀的掩膜材料，经刻蚀后可得到刻蚀尺寸和深度可控的粗化表面发光二极管，经表面粗化的红光ＬＥＤ的光提取可提高３０％以上。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种利用铟锡氧化物(ito)颗粒制作发光二极管粗化表面的方法，属于发光 二极管制作
技术介绍
近几年，半导体发光二极管(LED)在交通信号灯、全色显示、数码产品指示灯、液晶显示 和日常照明中得到了广泛的应用。目前，虽然红光LED的内量子效率可以达到95W以上，但 是一般的AlGalnP基红光LED发光效率却在10%以下，这是因为在LED表面和空气的界面， 大多数的光都被全反射到器件内部，经过多次反射后可能被器件完全吸收。有源区产生的光在出射过程中，从最上层的GaP(折射率约为3.4)入射到空气(折射率约 为1〉中，因折射率相差较大，全反射临界角约为17。，因此在界面处发生了大量的全反射现 象。根据现有文献记载，仅有大约4%的光通过管芯表面和侧面可以出射，其余96%的光反 射回LED内部，最终被吸收掉。因此，减少全反射，增大逃逸光锥的临界角，成为提高提取效率的有效手段。通过LED 表面的表面织构化，可以抑制内部光的反射并使光向上散射。通常，可制作LED表面织构的 粗化腐蚀方法包括湿法腐蚀和干法刻蚀。目前，湿法腐蚀粗化GaP的方法因其操作简单、适 于量产等优点，已被广泛采用，如中国专利文献cn101248537公开的《带有经粗化的高折 射率表面层以便进行高度光提取的发光二极管》和cn101409321公开的《一种具界面粗化 的发光二极管及其制作方法》，但是，湿法粗化也存在明显的缺点由于湿法腐蚀的各向同性， 很容易产生钻蚀和过蚀，导致粗化的尺寸和深度受到一定的限制(通常小于100nm)。干法刻 蚀技术因其所特有的各项异性刻蚀、刻蚀速率快等优点，很适合粗化工艺的要求，如 cn1339828公开的《具粗化界面发光元件及其制作方法》。但是，干法刻蚀需要制作掩膜结 构。目前在半导体制作工艺中光刻技术用得最多，然而光刻技术存在光刻图形与波长相比偏 大、图形较小时显影困难、光刻胶耐受性较差等问题。
技术实现思路
针对现有发光二极管表面粗化技术存在的缺陷和不足，本专利技术提供一种刻蚀尺寸和深度 可控的利用ITO颗粒掩膜粗化红光发光二极管的方法，粗化采用ITO颗粒作掩膜介质，感应 耦合等离子体(ICP)刻蚀GaP。本专利技术利用ITO颗粒掩膜粗化红光发光二极管的方法，包括以下步骤(1) 按常规利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)的方法在衬底上依次外延生长N型接 触层、多量子阱有源区和P型接触层，其中红光LED的衬底为GaAs材料；(2) 在外延生长的P型接触层上用电子束溅射一层厚260nm的ITO (铟锡氧化物)薄膜；(3) 将覆盖有ITO的外延片浸入浓盐酸中l分钟，腐蚀掉部分ITO,残留的为颗粒状的ITO;(4) 用残留的ITO颗粒作掩膜，干法刻蚀P型接触层，形成粗化表面；(5) 用浓盐酸腐蚀掉残留的ITO。本专利技术使用颗粒状ITO作为干法刻蚀的掩膜材料，经刻蚀后可得到刻蚀尺寸和深度可控3的粗化表面发光二极管，经表面粗化的红光LED的光提取可提高30%以上。 附图说明图1是本专利技术制作步骤的图解示意图。图2是经ICP刻蚀后得到的粗化表面的扫描电子显微镜(SEM)图像。 其中1、衬底，2、 N型接触层，3、多量子阱有源区，4、 P型接触层，5、 IT0薄膜，6、 ITO颗粒，7、 P型接触层的粗化结构，8、 P金属接触电极，9、 N接触电极。 具体实施例方式图1给出了本专利技术的操作步骤流程，本专利技术的利用ITO颗粒掩膜粗化红光发光二极管的 方法，具体流程包括如下步骤(1) 首先按常规利用金属有机化学气相沉积的方法在GaAs衬底1上依次外延生长N型 接触层2、多量子阱有源区3和GaP P型接触层4。(2) 在外延生长的P型接触层4上采用电子束沉积一层厚度为260nm的ITO薄膜5。参 见图l中的(a)图。沉积过程在密闭腔室中进行首先对腔体抽真空，用红外灯把腔体加热 到300'C并保温10分钟；然后通入氧气(流量为45sccm)并开始用电子束加热ITO源；在电 子束的加热下，ITO气化并沉积在上方的外延片上，沉积速率约为lA/s，沉积时间约为43 分钟。(3) 将覆盖IT0薄膜的外延片固定在花架上，然后置于浓盐酸中腐蚀1分钟，形成粗糙 结构的IT0颗粒6。参见图l中的(b)图。(4) 采用感应耦合等离子体技术刻蚀ITO颗粒6覆盖的GaP P型接触层4，并用浓盐酸 去除残留的ITO，得到GaP P型接触层的粗化结构7。参见图1中的(c)图。其中干法刻蚀 采用的刻蚀气体可为三氯化硼和氯气，流量分别为25和15sccm， ICP和RF功率分别为300 和50W,刻蚀腔体内压强为lOmTorr，刻蚀时间为2分钟；刻蚀后的粗糙结构SEM平面和断 面图像，如图2所示。最后，再按常规方法在IT0掩膜粗化的GaP上制备P金属接触电极8;将衬底l的GaAs 材料减薄至100微米左右并进行抛光，然后制备N接触电极9;将制作完成的器件解理，即 可形成单个LED芯片，参见图l中的(d)图。权利要求1.一种利用ITO颗粒掩膜粗化红光发光二极管的方法，其特征在于包括以下步骤(1)按常规利用金属有机化学气相沉积的方法在衬底上依次外延生长N型接触层、多量子阱有源区和P型接触层，其中红光LED的衬底为GaAs材料；(2)在外延生长的P型接触层上用电子束溅射一层厚260nm的ITO(铟锡氧化物)薄膜；(3)将覆盖有ITO的外延片浸入浓盐酸中1分钟，腐蚀掉部分ITO，残留的为颗粒状的ITO；(4)用残留的ITO颗粒作掩膜，干法刻蚀P型接触层，形成粗化表面；(5)用浓盐酸腐蚀掉残留的ITO。全文摘要本专利技术提供了一种利用ITO颗粒掩膜粗化红光发光二极管的方法，包括以下步骤(1)按常规利用金属有机化学气相沉积的方法在衬底上依次外延生长N型接触层、多量子阱有源区和P型接触层，衬底为GaAs材料；(2)在外延生长的P型接触层上用电子束溅射一层厚260nm的ITO薄膜；(3)将覆盖有ITO的外延片浸入浓盐酸中1分钟，腐蚀掉部分ITO，残留的为颗粒状的ITO；(4)用残留的ITO颗粒作掩膜，干法刻蚀P型接触层，形成粗化表面；(5)用浓盐酸腐蚀掉残留的ITO。本专利技术使用颗粒状ITO作为干法刻蚀的掩膜材料，经刻蚀后可得到刻蚀尺寸和深度可控的粗化表面发光二极管，经表面粗化的红光LED的光提取可提高30％以上。文档编号H01L33/00GK101656284SQ20091001877公开日2010年2月24日 申请日期2009年9月17日 优先权日2009年9月17日专利技术者吴拥中, 伟 夏, 巩海波, 徐现刚, 郝霄鹏 申请人:山东大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用ＩＴＯ颗粒掩膜粗化红光发光二极管的方法，其特征在于：包括以下步骤： （１）按常规利用金属有机化学气相沉积的方法在衬底上依次外延生长Ｎ型接触层、多量子阱有源区和Ｐ型接触层，其中红光ＬＥＤ的衬底为ＧａＡｓ材料； （２）在外延生长的Ｐ型接触层上用电子束溅射一层厚２６０ｎｍ的ＩＴＯ（铟锡氧化物）薄膜； （３）将覆盖有ＩＴＯ的外延片浸入浓盐酸中１分钟，腐蚀掉部分ＩＴＯ，残留的为颗粒状的ＩＴＯ； （４）用残留的ＩＴＯ颗粒作掩膜，干法刻蚀Ｐ型接触层，形成粗化表面； （５）用浓盐酸腐蚀掉残留的ＩＴＯ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郝霄鹏，巩海波，夏伟，吴拥中，徐现刚，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]
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