[发明专利]一种金刚石热沉GaN基LED的制作方法

权利要求书

1.一种金刚石热沉GaN基LED的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在蓝宝石衬底(1)上MOCVD生长GaN基LED外延材料；

(2)取一块具有(111)表面取向的Si晶片作为Si临时支撑材料(6)，用粘合剂将所述Si临时支撑材料(6)粘到所述GaN基LED外延材料上，形成蓝宝石/GaN基LED外延材料/Si的三层结构；

(3)用脉冲激光从蓝宝石一面扫描整个样品；加热所述蓝宝石/GaN基LED外延材料/Si三层结构去除蓝宝石衬底，得到GaN基LED外延材料/Si两层结构；

(4)刻蚀、抛光暴露的GaN基LED外延材料，抛光到纳米级表面粗糙度，为晶片键合做准备；同时取一块金刚石热沉片(8)进行抛光；

(5)在所述暴露的GaN基LED外延材料和金刚石热沉片(8)表面淀积一薄层键合粘合剂，将两部分紧密接触进行低温键合、固化得到金刚石/GaN基LED外延材料/Si三层结构；

(6)去除所述金刚石/GaN基LED外延材料/Si三层结构中的Si临时支撑材料(6)，得到金刚石/GaN基LED外延材料两层结构；

(7)ICP刻蚀金刚石/GaN基LED外延材料两层结构，进行器件隔离；

(8)制作器件电极。

2.根据权利要求1所述的一种金刚石热沉GaN基LED的制作方法，其特征在于：所述步骤(1)具体如下：

(1.1)清洗蓝宝石衬底(1)，用丙酮、去离子水各超声清洗2分钟；

(1.2)将蓝宝石衬底(1)在1000℃的H₂气氛下进行烘烤，除去表面吸附杂质；

(1.3)以三甲基镓(TMGa)和氨气(NH₃)分别作为Ga源和N源，N₂和H₂作为载气，530℃下采用MOCVD技术在蓝宝石衬底(1)上低温生长50nm本征GaN缓冲层(2)；

(1.4)接着以SiH₄为n型掺杂剂，三甲基镓(TMGa)和氨气(NH₃)作Ga源和N源MOCVD生长n-GaN层(3)，掺杂浓度1×10¹⁸cm^-3；

(1.5)以三甲基镓(TMGa)，三甲基铟(TMIn)和氨气(NH₃)分别作为Ga源、In源和N源，N₂和H₂作为载气MOCVD交替生长GaN/InGaN多量子阱(4)；

(1.6)以CP₂Mg为p型掺杂剂，三甲基镓(TMGa)和氨气(NH₃)作Ga源和N源MOCVD生长p-GaN层(5)，掺杂浓度2×10¹⁷cm^-3，850℃退火激活杂质。

3.根据权利要求2所述的一种金刚石热沉GaN基LED的制作方法，其特征在于：所述蓝宝石衬底(1)厚度为500μm，本征GaN缓冲层(2)厚度为50nm,n-GaN层(3)厚度为2μm，10对GaN/InGaN量子阱(4)，p-GaN层(5)厚度为0.2μm。

4.根据权利要求1所述的一种金刚石热沉GaN基LED的制作方法，其特征在于：所述步骤(3)中用波长248nm，脉冲宽度38ns的脉冲激光从蓝宝石一面扫描整个样品；加热衬底到Ga的熔点29℃以上去除蓝宝石衬底，得到所述GaN基LED外延材料/Si两层结构。

5.根据权利要求2所述的一种金刚石热沉GaN基LED的制作方法，其特征在于：所述步骤(5)具体如下：

(5.1)用KOH：乙二醇按5:3配置的溶液去除本征GaN缓冲层(2)，露出n-GaN层(3)；

(5.2)刻蚀、抛光所述暴露的n-GaN层(3)，抛光到纳米级表面粗糙度，为晶片键合做准备；

(5.3)在所述暴露的n-GaN层(3)表面和金刚石热沉片抛光淀积一薄层键合粘合剂，将两部分紧密接触进行低温键合、固化得到金刚石/GaN基LED外延材料/Si三层结构。

6.根据权利要求5所述的一种金刚石热沉GaN基LED的制作方法，其特征在于：所述金刚石热沉片为多晶金刚石，厚度0.3mm，粘合剂为苯并环丁烯(BCB)，键合时间30min，键合、固化温度低于150℃。