[发明专利]提高亮度的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，具体涉及一种提高亮度的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，用LED作为新光源的固态照明灯，将有机会逐渐取代传统的照明灯而进入寻常百姓家。

一般采用蓝宝石衬底的外延片来制备高亮度的GaN基LED。如何提高GaN基LED的发光效率是一直以来的研究重点(参阅图5，图5为常规GaN基LED的结构示意图)。目前蓝光GaN基的LED内量子效率可达70％以上，大功率LED芯片的外量子效率通常只有40％左右，大功率LED芯片的光提取效率较低影响了外量子效率的提高。影响LED光提取效率的因素主要有两方面：1.由于GaN材料的折射率(n＝2.5)与空气(n＝1)和蓝宝石衬底(n＝1.75)相差较大，导致GaN有源区产生的光只有少数逃逸到材料体外。2.通常LEDP、N金属电极为CrAu，Cr和Au对光的吸收很严重，从GaN材料内部出射的部分光被P、N金属电极所吸收，无法有效提取出来。尤其是对于1023尺寸以下的小芯片，电极的面积占发光区15％以上，这部分光的损失很严重。对于前者，目前国内外采用的主要技术方案为P-GaN表面粗化技术和光子晶体技术等，可以提高大功率LED芯片的光提取效率，LED的光功率提高20％以上。对于后者，有人尝试在P电极下制作光学膜反射镜，通过反射镜膜层，将光反射回GaN材料。但光学膜反射镜需要增加溅射多层介质膜工艺，工艺复杂、成本较高。此外离子溅射对P-GaN表面有损伤，造成器件工作电压升高。

发明内容

本发明的目的在于，提供了一种提高亮度的GaN基LED芯片的制作方法。该方法在制备P、N电极时，同时制作了P电极金属反射镜，将从LED有源区发出的射向P电极的光大部分反射回材料内部。此外，在制作ITO透明电极时，将ITO同时作为与P-GaN和N-GaN的欧姆接触金属层，解决了由于P、N金属体系的变更，N电极与N-GaN的欧姆接触问题。本发明方法没有增加新的工艺步骤，具有工艺简单，成本低，光提取效率高等特点。经此方法制备出的LED芯片(10*23mil)亮度比原来提高4％以上，工作电压不变。

本发明提供一种提高亮度的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：在GaN外延片表面的一侧向下刻蚀，刻蚀深度到达N-GaN层，在N-GaN层的一侧形成台面；

步骤4：在GaN外延片的上表面蒸镀ITO薄膜；

步骤5：在P-GaN层上的ITO薄膜上光刻腐蚀出一凹槽；腐蚀掉多量子阱发光层和P-GaN层侧壁上的ITO薄膜，保留台面上的ITO薄膜；

步骤6：在ITO薄膜上的凹槽内制作P电极，在台面上的ITO薄膜上制作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是本发明的制备流程图；

图2是本发明GaN基LED的结构的示意图；

图3是常规工艺和本发明工艺的I-V曲线对比图；

图4是常规工艺和本发明工艺的P-I曲线对比图；

图5是常规GaN基LED的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1和图2所示，本发明提供一种提高亮度的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(MOCVD)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mP-GaN层6(厚度为300n)，形成GaN外延片，其中所述半导体衬底1为蓝宝石、硅、碳化硅或金属；