[发明专利]将氮化镓基发光二极管的外延结构表面粗化的方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域，特别是指一种将氮化镓基发光二极管的外延结构表面粗化的方法。

背景技术

氮化镓基LED是一种发光器件，所以LED的发光效率是衡量LED器件好坏至关重要的指标之一。而提高LED器件的提取效率成为提高其发光效率的主要因素。当光线由LED有源区出射到空气的过程中，由氮化镓、ITO等透明电极与空气间较大的折射率差导致光线在空气与LED透明电极的界面发生全反射，只有少量的光线能够逃逸出LED器件。因为氮化镓材料折射率非常高，全反射临界角很小，有源区产生的光只有少数逃逸出材料体外，氮化镓材料的出射率仅为4％。所以LED的光提取效率还有很大的提升空间。通过采用改变芯片形状以及出光面粗化技术，可以有效减少光线在出光表面的全反射，大大提高了光子逃逸出LED器件的概率，有效地提高器件的发光效率。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种将氮化镓基发光二极管的外延结构表面粗化的方法，该方法是与后工艺相互配合，可以提高发光二极管芯片的提取效率。该方法还具有制作工艺简单、成本极低，而且比较环保等优点。

本发明提供一种将氮化镓基发光二极管的外延结构表面粗化的方法，包括以下步骤：

步骤1：取一外延结构；

步骤2：配制一预定比例的混合溶液，将外延结构表面浸入混合溶液中，随即捞出；

步骤3：烘干，从而在外延结构的表面形成规则排列的由混合溶液析出的颗粒掩膜；

步骤4：以所述的颗粒掩膜作为掩膜，对外延结构表面进行刻蚀，使得外延结构表面粗糙化；

步骤5：清洗去掉外延结构上的掩膜，完成粗化方法的制备。

其中步骤1之后还包括，在外延结构上制备一层透明电极，表面粗化是在透明电极上进行的。

其中所述颗粒掩膜的颗粒的直径为300nm至5μm。

其中混合溶液由氯化钠、水和乙醇配制。

其中混合溶液中的氯化钠饱和溶液和乙醇的体积比为1∶1-1∶10。

其中烘干的温度为80℃-130℃。

其中外延结构表面浸入混合溶液中的时间为3秒-60秒。

其中透明电极的材料为氧化铟锡或氧化锌，或及其组合，其厚度为100nm-1μm。

附图说明

为使审查员能进一步了解本发明的结构、特征及其目的，以下结合附图及较佳具体实施例的详细说明如后，其中：

图1为本发明第一实施例，是在氮化镓基发光二极管的外延结构上形成颗粒掩膜的示意图；

图2为本发明第一实施例表面粗化后的结构示意图；

图3为本发明第二实施例，是在氮化镓基发光二极管的外延结构上制备的透明电极上形成颗粒掩膜的示意图；

图4为本发明第二实施例表面粗化后的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1至图2所示，是本发明的第一实施例，本发明提供一种将氮化镓基发光二极管的外延结构表面粗化的方法，包括以下步骤：

步骤1：取一外延结构1，该外延结构包括衬底11、氮化镓LED层12，而氮化镓LED层12包括一氮化镓(GaN)低温缓冲层、一非掺杂氮化镓(GaN)过渡层、一掺硅(Si)的n型氮化镓(GaN)电子注入层、一氮化镓(GaN)/铟镓氮(In_xGa_1-xN)多量子阱发光层、一p型铝镓氮(Al_yGa_1-yN)电子阻挡层、一掺镁(Mg)的p型氮化镓(GaN)空穴注入层，其中，0≤x≤1，0≤y≤1。

步骤2：配制一预定比例的混合溶液，该混合溶液由氯化钠、水和乙醇配制，其中氯化钠饱和水溶液和乙醇的体积比为1∶1-1∶10，然后将外延结构1表面浸入混合溶液中3秒至60秒，随即捞出；

步骤3：将带有混合溶液的外延结构1放在温度为80-130℃的热板上烘干，利用液体的表面张力和乙醇的挥发性在氮化镓LED层12的表面形成规则排列的由混合溶液析出的颗粒掩膜2，所述颗粒掩膜2的颗粒的直径为300nm至5μm，颗粒掩膜2的颗粒的直径由混合溶液中乙醇的比例来控制；

步骤4：以所述的颗粒掩膜2作为掩膜，利用反应离子RIE或感应耦合等离子ICP设备进行干法刻蚀，使得氮化镓LED层12的表面粗糙化；

步骤5：最后用去离子水清洗去掉氮化镓LED层12上的掩膜，完成粗化方法的制备。