[发明专利]半导体层表面粗化方法及具有表面粗化的LED结构形成方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种半导体层表面粗化方法及具有表面粗化的LED结构形成方法。

背景技术

研究表明，对GaN基LED芯片的表面进行粗化能够提高其外量子效率，增加芯片的光效。现有的常规工艺为纳米微球掩膜刻蚀法，其过程为：首先在蓝宝石基底材料上分别沉积外延层：从下到上依次为缓冲层，N型GaN层，MQW发光层，P型GaN层；其次在P型GaN层上旋涂混合有均匀纳米微球的分散剂，如图1(a)所示；然后用刻蚀技术形成粗化，其中纳米微球作用是阻挡ICP刻蚀，其余不被纳米微粒覆盖的地方被刻蚀掉，如图1(b)所示；最后将表面掩膜覆盖层去除，最终形成P型GaN粗化结构。

该方法中，由于纳米微球混合在分散剂中时会发生堆积或者不均匀的现象，直接导致后续粗化刻蚀过程不易控制，刻蚀得到的粗化结构分布不均匀，量产稳定性差。具体地，纳米球堆积较为密集的区域在后续粗化刻蚀过程中形成的凹槽间隔较窄且深度较浅，纳米球堆积较为疏散的区域在后续粗化刻蚀过程中形成的凹槽间隔较宽且深度较深。

发明内容

本发明旨在克服现有技术中的刻蚀不均匀、稳定性差的缺点。为此，本发明的目的在于提出一种均匀的、可靠的半导体层表面粗化方法，以及提出具有表面粗化的LED结构形成方法。

有鉴于此，本发明第一方面提出一种半导体层表面粗化方法，包括以下步骤：在所述半导体层之上形成固态的金属或合金薄膜；在高于所述金属或合金熔点的预设温度下退火预设时间，以使所述金属或合金薄膜液化为多个金属或合金液滴，然后降温至所述金属或合金的熔点以下，以使所述多个金属或合金液滴冷凝为多个金属或合金岛状凸起；以所述多个金属或合金岛状凸起为掩膜层，在所述半导体层的顶部刻蚀出凹凸结构以形成粗化表面；去除所述多个金属或合金岛状凸起。

由上可知，本发明实施例的半导体层表面粗化方法至少具有如下优点：(1)由于液体表面张力而形成的液滴大小近似、分布均匀，使得最终得到的粗化表面在平面方向上均匀度好。(2)由于没有传统工艺中的分散剂的影响，ICP刻蚀时的深度可以精确控制，使得最终得到的粗化表面在垂直方向上的粗糙度可控。(3)简单易行，稳定性好。

根据本发明的一个实施例，所述金属或合金的材料为：金、银、铜、铝、锡、锌、银铅合金、铜铝合金、锡锌合金或银锡合金。

根据本发明的一个实施例，所述金属或合金薄膜的厚度为0.2-5nm。

根据本发明的一个实施例，所述预设温度高于所述金属或合金的熔点10-50℃。

根据本发明的一个实施例，所述预设时间为10-100min。

根据本发明的一个实施例，通过溅射或蒸镀形成所述金属或合金薄膜。

根据本发明的一个实施例，通过ICP干法刻蚀出所述凹凸结构。

根据本发明的一个实施例，所述粗化表面的粗糙度为6-600nm。

根据本发明的一个实施例，通过湿化学腐蚀去除所述多个金属或合金岛状凸起。

有鉴于此，本发明第二方面提出一种具有表面粗化的LED结构形成方法，其特征在于，包括以下步骤：提供衬底；在所述衬底之上形成第一掺杂类型半导体层；在所述第一掺杂类型半导体层之上形成多量子阱层；在所述多量子阱层之上形成第二掺杂类型半导体层；采用上述半导体层表面粗化方法对所述第二掺杂类型半导体层的顶部进行表面粗化；形成第一电极和第二电极。

由上可知，本发明实施例的具有表面粗化的LED结构形成方法，其中的粗化表面均匀性好，粗糙度可控，因而能够更好地提高芯片外量子效率，提高LED芯片光效。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1(a)和图1(b)是现有的纳米微球掩膜刻蚀法实现表面粗化方法的示意图。

图2是本发明实施例的半导体层表面粗化方法的流程图。

图3(a)至图3(d)是本发明实施例的半导体层表面粗化方法的过程示意图。

图4是本发明实施例的具有表面粗化的LED结构形成方法的流程图。

图5(a)至图5(f)是本发明实施例的具有表面粗化的LED结构形成方法的过程示意图。

具体实施方式