[发明专利]低损伤GaN基LED芯片的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电器件领域，具体涉及一种低损伤GaN基LED芯片的制作方法。

背景技术

发光二极管(LED)是一种能将电信号转换成光信号的结型电致发光半导体器件。GaN基LED作为固态光源一经出现便以其高效、长寿命、环保等优点广受好评，将引发照明产业技术和应用的革命。

通常制备GaN基LED芯片的工艺过程是(参阅图5)：1.在衬底上外延生长LED材料结构，形成外延片；2.在外延片上光刻和ICP刻蚀台面mesa；3.PECVD生长电流阻挡层；4.光刻和腐蚀电流阻挡层；5.蒸镀ITO薄膜；6.光刻腐蚀ITO薄膜；7.光刻PN电极并蒸镀金属、剥离。

这些工艺中，对于GaN基LED芯片的光电特性影响较大的是：ICP(感应耦合等离子体)刻蚀时的等离子体对P-GaN和有源区材料的损伤以及PECVD生长电流阻挡层时等离子体对于P-GaN和有源区的损伤。这些损伤会使LED器件电压升高，亮度下降。

采用ICP刻蚀台面mesa，一般刻蚀深度1.5um以上。因此，要求掩蔽层材料致密性好，选择比好，对P-GaN表面有良好的保护作用。常用的ICP干法刻蚀的掩膜为光刻胶。光刻胶制作工艺简单，但是光刻胶与GaN的刻蚀选择比为0.6∶1，需要涂敷较厚的光刻胶并且坚膜较高温度才能对GaN起到良好的保护作用。并且经过ICP刻蚀后，残留在GaN表面的光刻胶很难用有机溶剂去除，需要用02等离子体处理，不仅增加了工艺的复杂性，而且等离子体对GaN材料也会造成损伤。

当刻蚀完台面后，需要采用PECVD生长电流阻挡层，通常是SiO₂。在沉积SiO₂过程中，PECVD中的等离子体再次对P-GaN表面和裸露的PN结有源区造成损伤。所以，在制作LED芯片过程中，对P-GaN和有源区进行有效保护，减轻其遭受等离子的损伤非常重要。通过改进工艺，使LED器件电压减低、亮度提升，形成一种低损伤的GaN基LED芯片的制作方法。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种低损伤GaN基LED芯片的制作方法，采用这种方法制备的GaN基LED芯片大功率芯片(45mil)，其工作电压(350mA)比原来降低0.05v，光功率比原来增加5％以上。

本发明提供一种低损伤GaN基LED芯片的制作方法，包括如下步骤：

步骤1：取一半导体衬底；

步骤2：采用金属有机化学气相沉积的方法，在半导体衬底上依次生长低温GaN缓冲层、不掺杂GaN层、N-GaN层、多量子阱发光层和P-GaN层，形成GaN外延片；

步骤3：采用PECVD的方法，在GaN外延片上沉积电流阻挡层；

步骤4：在电流阻挡层上面的一侧向下刻蚀，刻蚀深度到达N-GaN层，在N-GaN层的一侧形成台面；

步骤5：对电流阻挡层进行光刻，使电流阻挡层的面积小于P-GaN层的面积；

步骤6：在刻蚀后的GaN外延片的上表面蒸镀ITO薄膜；

步骤7：光刻腐蚀掉P-GaN层和电流阻挡层以外的ITO薄膜；

步骤8：在ITO薄膜上与电流阻挡层的位置对应处制作P电极；在N-GaN层的一侧的台面上制作N电极，完成制备。

附图说明

为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实施例和附图详细说明如后，其中：

图1是本发明方法的制备流程图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是常规方法和本发明的I-V曲线对比图；

图4是常规方法和本发明的P-I曲线对比图；

图5是常规方法的工艺流程图。

具体实施方式

请参阅图1和图2所示，本发明提供一种低损伤GaN基LED芯片的制作方法，包括如下步骤：

步骤1：取一半导体衬底1，所述半导体衬底1的材料为蓝宝石、硅、碳化硅或金属；

步骤2：采用金属有机化学气相沉积的方法，在半导体衬底1上依次生长低温GaN缓冲层2(厚度为1μm)、不掺杂GaN层3(厚度为1μm)、N-GaN层4(厚度为3μm)、多量子阱发光层5(厚度为150nm)和P-GaN层6(厚度为300nm)，形成GaN外延片；所述多量子阱发光层5的周期数为2-15，每一周期的量子阱包括GaN和生长在其上的InGaN；