[发明专利]一种垂直结构氮化物发光二极管的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体光电器件领域，特别是垂直结构氮化物发光二极管的制作方法。

背景技术

现今，发光二极管（简称LED），特别是氮化物发光二极管因其较高的发光效率，在普通照明领域已取得广泛的应用。但是，由于氮化物发光二极管的同质外延衬底价格昂贵且制备困难，一般采用蓝宝石、硅、SIC等衬底进行异常外延生长。特别是采用蓝宝石衬底外延生长的氮化物发光二极管，因蓝宝石为绝缘体且导热性能差，当注入电流较大时，发光二极管PN结产生的温度难以有效地散去，导致器件容易被烧坏，限制了大功率的发光二极管的应用。为了解决蓝宝石衬底散热难的问题，一般采种衬底剥离技术，将P型氮化镓键合在硅等金属衬底上，然后再将蓝宝石衬底剥离，制作垂直结构的发光二极管，利用硅等金属衬底良好的散热性能，可以制作高功率的发光二极管。但因从蓝宝石、硅、SiC等衬底开始外延时，衬底与氮化镓形成的界面一般为N极性面，因此，衬底剥离后容易产生N极性的接触面或者Ga极性与N极性混合的混合极性面，另外，衬底剥离后的接触面在接触空气，Ga极性的悬挂键亦容易与空气的O结合形成Ga-O键，导致镀上金属电极容易产生电压偏高或电压分布不均匀的状况，N极性和Ga-O键区域的电压偏高，导致芯片电压偏高，良率偏低等问题。

鉴于现有技术的垂直结构氮化物发光二极管的存在电压偏高和电压分布不均匀的问题，因此有必出一种新的垂直结构氮化物发光二极管的制作方法。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种垂直结构的氮化物发光二极管的制作方法，利用极性处理方法，形成整片分布均匀的Ga极性悬挂键的接触层，在该Ga极性接触层镀上N电极后可形成低电压且电压分布均匀的垂直结构氮化物发光二极管。

本发明提供的垂直结构氮化物发光二极管的制作方法，包含以下工艺步骤：

（1）在临时衬底上生长氮化物发光二极管的外延结构，所述外延结构包括氮化物缓冲层、N型氮化镓、发光层和 P型氮化镓；

（2）将P型氮化镓键合在永久衬底上，并在永久衬底上镀P电极；

（3）采用剥离技术将临时衬底剥离，暴露出氮化物缓冲层的接触面，或者，再将剥离临时衬底后的外延结构采用干法蚀刻至N型氮化镓，形成N型氮化镓的接触面；

（4）采用极性处理方法将裸露接触面的Ga-O键的O去除，然后通过高低温脉冲通镓法，将N极性悬挂键与Ga键结合，形成整片分布均匀Ga极性悬挂键的接触层；

（5）保证样品在无氧气接触的环境中，沉积N电极，防止Ga键与空气中的O结合形成Ga-O键。

进一步地，所述临时衬底为蓝宝石、碳化硅、硅、氮化镓、氮化铝、ZnO等适合外延生长的衬底。

进一步地，所述步骤（2）P型氮化镓键合在永久衬底的材料为GaAs、Si、Ge、Cu等各种适合键合的金属或半导体衬底，优选硅衬底。

进一步地，所述步骤（3）采用衬底剥离方式选用激光剥离技术。

进一步地，所述步骤（4）采用极性处理方法将Ga-O键的O去除，将反应室温度升至800~2000摄氏度，优选1100摄氏度，再通入氢气1~200 slm，优选10 slm将Ga-O键的O去除，形成Ga极性悬挂键，然后再通入氮气1~200 slm，优选20 slm，将反应室中形成的杂质气体吹离反应室，不断重复以上的循环，循环周期数为N（N>=1），优选2次循环，将接触面的Ga-O键完全去除。

进一步地，所述步骤（4）通过高低温脉冲通镓法，将N极性悬挂键与Ga原子结合，形成接触面全为Ga键的接触层。首先，将反应室的温度下降至低温500~800摄氏度，优选600摄氏度，然后，通过TMGA或TEGA 1~1000 sccm，优选50 sccm，使接触面沉积一层镓原子，厚度为1~500 nm，优选10 nm，再将反应室温度升至800~2000摄氏度，优选1100摄氏度，使Ga原子与接触面的N悬挂键结合形成GaN，然后，不断重复以上循环M次（M>=1），优选M=3，最终形成整片分布均匀Ga极性悬挂键的接触层。

进一步地，所述步骤（5）沉积N电极的方法为电子束蒸发、PECVD、磁控溅射等。