[发明专利]一种氮化镓基发光二极管P型层透明导电膜及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管，更具体地说，涉及一种氮化镓基发光二极管P型层透明导电膜及其制作方法。

背景技术

氮化镓材料由于其宽能隙(常温下约3.4eV)以及它是直接能隙的关系，因此很适合当蓝、绿光发光材料元件的材料。

在有机金属化学气相磊晶系统的磊晶过程中，NH₃释放出的H原子与Mg形成复合中心，而复合中心所属的深层能阶汲走了大部分的电洞载子，造成了半绝缘性的半导体性质，而在热退火活化的过程中，只有约1％的Mg掺杂被活化。所以为了达到更低的接触电阻，更高的电洞浓度是必须的。而也因为这个原因目前在蓝光氮化镓发光二极管的特性上因为载子扩散不易，因而产生电流拥挤效应，并且使用金属电极会使在发光层复合产生的光大部分都被电极掩盖，如此大幅地减低了发光效应，并且使得组件的寿命减短。

为了解决这个问题，必须使用透明电极来取代传统的金属电极，使得电流均匀分布让主动层发光效应提升。而作为透明电极材料应符合三个要素：(一)低的接触电阻率，以降低氮化镓发光二极管的工作电压；(二)高的透光率，使得主动层发出的光能有效穿透避免被反射与吸收；(三)电极本身要有低的电阻率使得电流可以均匀分布。由于P型氮化镓的功函数高达7.5eV，一般的金属功函数不符合与P型氮化镓欧姆接触的要求，而Ni高功函数金属的功函数是5.15eV，所以早期选用Ni、Au合金金属薄膜作为透明导电薄膜，使用镍金属薄膜作为透明电极可以将电阻率做到1×10^-5Ω·cm。但是使用金属薄膜为了增加其可见光区的穿透率，必须制成极薄的膜，然而当金属膜相当薄的时候(约100埃)，容易形成岛状的不连续膜使得薄膜电阻增加，当岛状薄膜进一步变大时也会因为散射效应使得穿透率降低，镍、金合金金属薄膜的透光率仅为65％-75％。而使用氧化铟锡(ITO)金属氧化物半导体薄膜在可见光的范围内会有较高的透光率，但是电阻率比较高，为1×10^-4Ω·cm。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种氮化镓基发光二极管P型层透明导电膜及其制作方法，使透明导电膜不仅能在可见光范围内获得高的透光率，还能获得低的接触电阻率，从而降低氮化镓发光二极管的工作电压，延长器件的使用寿命。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种氮化镓基发光二极管P型层透明导电膜，该透明导电膜是由镍/氧化铟锡、铝/氧化铟锡或氧化镍/氧化铟锡金属组合中的一种制成的，在氮化镓P型层上蒸镀的透明导电膜的第一层为镍、铝或氧化镍中的一种，第二层为氧化铟锡，所述镍的厚度大于等于5埃且小于等于30埃，所述铝的厚度大于等于5埃且小于等于30埃，所述氧化镍的厚度大于等于5埃且小于等于40埃，所述氧化铟锡的厚度大于等于1000埃且小于等于3000埃。

一种制作上述氮化镓基发光二极管P型层透明导电膜的方法，包括下述步骤：

(1)在蓝宝石衬底上依次外延生长得到N型氮化镓层，有源发光层，P型氮化镓层，

(2)蚀刻出一适当深度的台阶露出N型氮化镓层，

(3)在真空度小于1×10^-6托的条件下，在P型氮化镓层上蒸镀镍或铝，

(4)在氧气与氮气的流量比为1∶4，温度大于等于400℃且小于等于550℃的条件下，对蒸镀有镍或铝的晶片进行热处理，热处理的时间大于等于10min且小于等于25min，

(5)在真空度小于1×10^-6托的条件下，在镍、铝的表面蒸镀氧化铟锡，

(6)在氮气的流量大于等于5sccm且小于等于30sccm，温度大于等于500℃且小于等于700℃的条件下，对蒸镀有镍/氧化铟锡、铝/氧化铟锡的晶片进行热处理，热处理的时间大于等于10min且小于等于25min。

另一种制作上述氮化镓基发光二极管P型层透明导电膜的方法，包括下述步骤：

(1)在蓝宝石衬底上依次外延生长得到N型氮化镓层，有源发光层，P型氮化镓层，

(2)蚀刻出一适当深度的台阶露出N型氮化镓层，

(3)在真空度小于1×10^-6托的条件下，在P型氮化镓层上蒸镀氧化镍，

(4)在真空度小于1×10^-6托的条件下，在氧化镍的表面蒸镀氧化铟锡，