[发明专利]一种GaN基LED芯片的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体发光元件制作方法，更具体地是一种具有低串联电阻和良好p型欧姆接触的GaN基LED芯片的制作方法。

背景技术

固态发光器件的发光二极管具有低能耗，高寿命，稳定性好，体积小，响应速度快以及发光波长稳定等良好光电特性，被广泛应用于照明、家电、显示屏及指示灯等领域。此类型发光器件在光效、使用寿命等方面均已有可观的进步，有希望成为新一代照明及发光器件主流。

虽然GaN基器件在近年来取得了相当大的进展，但是由于较难实现低阻的p型GaN欧姆接触，GaN基高温大功率器件的研制一直受到限制。

传统的LED采用Ni/Au作为p型GaN的接触材料，而几个纳米厚的Ni/Au接触是半透明的，其在可见光波段的透射率只有60％～75％。虽然可以通过减小接触层的厚度来提高透射率，但是太薄的接触层会带来热稳定性和可靠性的问题。ITO（indium tin oxide）由于在可见光波段的高透明度（约90％）和低阻（<5×10^-4W·cm）而广泛地用作透明导体。ITO用作n型GaN的接触材料可以获得透明的低阻欧姆接触，但是ITO直接用作p型GaN的接触材料实际上是整流性的接触，其接触电阻并不如直接用Ni/Au低。对于采用p型接触材料做反射电极的GaN垂直或者倒装发光器件，接触材料的反射率对于发光器件的性能亦十份关键，传统的垂直或者倒装LED芯片只用Ni，Pt等功函数较大的金属作为高反射系数镜面结构的欧姆接触层，同时亦作为反射层Ag，Al与GaN的粘附层，由于要兼顾接触电阻和粘附性，Ni，Pt厚度不能太薄，如此则必须以降低镜面的反射率为代价。

发明内容

本发明旨在提出一种具有低串联电阻和良好p型欧姆接触的GaN基LED制作方法。

本发明解决上述问题的技术方案为：一种GaN基LED芯片制作方法，包括步骤：1）提供一GaN基LED外延片；2）清洁所述GaN基LED外延片，并将其干燥；3）在所述外延片p-GaN表面上沉积一镓空位诱导层；4）将前述GaN 基LED外延片进行退火；5）去除所述GaN 基LED外延片表面的镓空位诱导层；6）在经过以上处理的GaN 基LED外延片上制作p型欧姆接触层以及P、N电极；7）将所述GaN 基LED外延片分割成LED芯粒。

所述步骤2）中包含HCl清洗，BOE清洗，王水清洗。

在步骤3）中，所述镓空位诱导层的材料选自Ni、Pt、Au、Ag、Pd中的一种或其组合。优选地，所述镓空位诱导层为Ni/Au金属薄膜，其厚度为10～20nm，其中Ni，Au厚度比大于1：10且小于1：1。在

步骤4）中，所述退火温度介于500～650°C之间，气氛为氮气、氧气或者空气。

在步骤5）中，Ni/Au金属薄膜的去除方法为：先将所述GaN基LED外延片置于KI或者王水中去除Au层，然后用稀硝酸去除Ni层。

在步骤6）中，所述p型欧姆接触层为透明导电的材料或者具有高反射性的p型镜面反射结构。

本发明的创新在于，镓空位诱导层退火降低了电极与p-GaN的接触势垒、芯片电压，同时退火之后将镓空位诱导层去除，如此并不影响GaN基LED的出光效率。本方法既适用于采用透明材料做p型接触电极的GaN水平发光器件，亦适用于采用高反射系数材料做p型接触电极的GaN垂直或者倒装发光器件。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。

图1为根据本发明实施的一种GaN基LED芯片的制备方法的流程图。

图2～图5为根据本发明实施的一种GaN基LED芯片制备过程的结构剖面图。

图6为根据本发明的制备方法制得的水平结构LED芯片结构剖面图。

图7为为根据本发明的制备方法制得的垂直结构LED芯片结构剖面图。

图中各标号表示：

100：外延片；101：生长衬底；102：n-GaN层；103：发光层；104：p-GaN层；200：镓空位诱导层；300：透明导电层；401：n电极；402：p电极；500：镜面金属键合层；600：支撑衬底；700：背面金属电极。