專利名稱：納米無熒光粉氮化鎵白光發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體照明技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種納米無熒光粉氮化鎵白光發(fā)光二 極管的制作方法。
背景技術(shù)：
氮化鎵材料是第三代半導(dǎo)體材料，禁帶寬度為3. 4ev,由于它的性質(zhì)穩(wěn)定，又是波 長(zhǎng)位于藍(lán)紫光的直接帶隙發(fā)光材料，因此是制造藍(lán)紫光發(fā)光二極管(LED)，高遷移率晶體管 的材料，國(guó)家半導(dǎo)體照明把氮化鎵材料列為中心。但是目前發(fā)光二極管面臨著很大的問題， 藍(lán)光激發(fā)黃光熒光粉方法得到白光發(fā)光二極管是目前產(chǎn)業(yè)界紛紛采用的。由于熒光粉本 身的發(fā)光效率，熒光粉的專利問題，以及熒光粉顯色性的范圍和可靠性都制約了其的進(jìn)一 步發(fā)展。藍(lán)寶石襯底生長(zhǎng)n-GaN，InGaN量子阱，P_GaN結(jié)構(gòu)的藍(lán)光發(fā)光二極管，由于InN同 GaN 11%的晶格失配產(chǎn)生的壓電極化效應(yīng)以及GaN材料本身的自發(fā)極化效應(yīng)產(chǎn)生的量子 限制斯塔克效應(yīng)，導(dǎo)致藍(lán)光發(fā)光二極管發(fā)光峰藍(lán)移隨電流增加，從而產(chǎn)生Droop效應(yīng)，大電 流下效率降低。另外藍(lán)寶石與GaN，GaN同InN晶格失配產(chǎn)生的應(yīng)力使材料出現(xiàn)位錯(cuò)，從而 降低發(fā)光二極管的效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，一種納米無熒光粉氮化鎵白光發(fā)光二極管的制作方法。本方 法的主要特點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)材料級(jí)的氮化鎵白光發(fā)光二極管，能取代現(xiàn)有的熒光粉涂敷技術(shù) 實(shí)現(xiàn)白光的技術(shù)。同時(shí)本技術(shù)還能夠解決現(xiàn)有的GaN材料和InGaN材料晶格失配產(chǎn)生的 應(yīng)力問題，由于本方法采用的是納米的模板的基底，能很好地釋放應(yīng)力，從而降低Droop效 應(yīng)，增加LED的發(fā)光效率。由于此方法能解決常規(guī)氮化鎵發(fā)光二極管所不能解決的問題，它 將會(huì)是下一代發(fā)光二極管中扮演重要的角色。本發(fā)明提供一種納米無熒光粉白光氮化鎵發(fā)光二極管的制作方法，包括以下步 驟步驟1 :取一襯底；步驟2 :在襯底上外延生長(zhǎng)GaN緩沖層1和n_GaN層；步驟3 :在n-GaN層上通過納米技術(shù)制作GaN納米線模板；步驟4 :在GaN納米線模板上生長(zhǎng)GaN過渡層；步驟5 :在GaN過渡層上生長(zhǎng)InGaN量子盤；步驟6 :在InGaN量子盤上生長(zhǎng)p_GaN層，形成基片；步驟7 :將基片一側(cè)的部分刻蝕掉，刻蝕深度到達(dá)n-GaN層內(nèi)，形成臺(tái)面；步驟8 :在n-GaN層的臺(tái)面上制作下電極；步驟9 :在p-GaN層上制作上電極，完成發(fā)光二極管的制作。


為使審查員能進(jìn)一步了解本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、特征及其目的，以下結(jié)合附圖及較佳具體實(shí)施例的詳細(xì)說明如后，其中圖I-圖5是本發(fā)明方法的制作流程圖。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖I至圖5所示,本發(fā)明提供步驟I :取一襯底10，其中襯底10 (參閱圖I)包括硅(Si)襯底，藍(lán)寶石 (sapphire),氮化鎵(GaN)襯底等,其表面是平面或微圖形PSS,或者納米圖形。步驟2 :在襯底10上外延生長(zhǎng)GaN緩沖層11和η-GaN層12 (參閱圖I)，外延的設(shè)備是MOCVD (金屬有機(jī)化合物氣相沉積)。步驟3 :在η-GaN層12上通過納米技術(shù)制作GaN納米線模板。步驟4 :在GaN納米線模板上生長(zhǎng)GaN過渡層13 (參閱圖2)，過渡層13的作用是用來調(diào)節(jié)氮化鎵納米線的表面形貌，同時(shí)能夠起到降低氮化鎵和銦鎵氮材料由于晶格不匹配所導(dǎo)致的應(yīng)力，使得后續(xù)生長(zhǎng)出來的InGaN量子盤14的材料質(zhì)量更好。本發(fā)明的技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)尺寸可從20-200nm的納米圖形的制作，可以很好地解決由于外延沉底和外延材料之間的較大的晶格失配而引起的應(yīng)力。由于小尺寸納米圖形效應(yīng)，它能更好釋放應(yīng)力同微米圖形襯底相比，改善材料質(zhì)量。步驟5 :在GaN過渡層13上生長(zhǎng)InGaN量子盤14 (參閱圖3)，其中InGaN量子盤 14的In組分可以從O. 1-0. 4之間變化，這是實(shí)現(xiàn)無熒光粉白光技術(shù)的關(guān)鍵所在。步驟6 :在InGaN量子盤14上生長(zhǎng)ρ-GaN層15 (參閱圖4)，形成基片；P_GaN層15 生長(zhǎng)采用二維生長(zhǎng)模式，及橫向生長(zhǎng)速率遠(yuǎn)大于縱向生長(zhǎng)速率。這樣才能保證P-GaN層15 能夠整體覆蓋，滿足電流擴(kuò)展的需要。步驟7 :將基片一側(cè)的部分刻蝕掉，刻蝕深度到達(dá)η-GaN層12內(nèi)，形成臺(tái)面121 (參閱圖5)。步驟8 :在η-GaN層12的臺(tái)面121上制作下電極16 (參閱圖5)，其中下電極16為 Cr/Pt/Au。步驟9 :在p-GaN層15上制作上電極17 (參閱圖5)，其中上電極17為透明導(dǎo)電薄膜ITO和cr/Pt/Au，完成發(fā)光二極管的制作。實(shí)施例請(qǐng)參閱圖1-6所示，本發(fā)明提供本發(fā)明提供納米無熒光粉氮化鎵白光發(fā)光二極管的制作方法，包括以下步驟步驟I :取一襯底10，襯底為藍(lán)寶石，厚度為400um。步驟2:在襯底10上外延生長(zhǎng)GaN緩沖層11和η-GaN層12，GaN緩沖層11和 η-GaN層12的厚度分別為2um、3um。步驟3 :在η-GaN層12通過納米技術(shù)制作GaN納米線模板。納米圖形模板的尺寸為lOOnm，深度為500nm。步驟4 :在GaN納米線模板上生長(zhǎng)GaN過渡層13。GaN過渡層13的厚度為20nm。步驟5 :在GaN過渡層14上生長(zhǎng)InGaN量子盤14。InGaN量子盤14為5組InGaN/ GaN，In組分的變化為O. 15-0. 3。
步驟6 :在InGaN量子盤14上生長(zhǎng)ρ-GaN層15，p-GaN層15的厚度為150nm.步驟7 :分別在η-GaN層12和ρ-GaN層15上制作上、下電極，η-GaN層12上的下電極為Cr/Pt/Au，厚度分別為5/20/1000nm，p-GaN層15上的上電極16為ITO/Ni/Au，厚度分別為 280/5/1000nm。以上所述，僅為本發(fā)明中的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種納米無熒光粉白光氮化鎵發(fā)光二極管的制作方法，包括以下步驟步驟I:取一襯底；步驟2 :在襯底上外延生長(zhǎng)GaN緩沖層I和n-GaN層；步驟3 :在n-GaN層上通過納米技術(shù)制作GaN納米線模板；步驟4 :在GaN納米線模板上生長(zhǎng)GaN過渡層；步驟5 :在GaN過渡層上生長(zhǎng)InGaN量子盤；步驟6 :在InGaN量子盤上生長(zhǎng)p_GaN層，形成基片；步驟7 :將基片一側(cè)的部分刻蝕掉，刻蝕深度到達(dá)n-GaN層內(nèi)，形成臺(tái)面；步驟8 :在n-GaN層的臺(tái)面上制作下電極；步驟9 :在p-GaN層上制作上電極，完成發(fā)光二極管的制作。
2.如權(quán)利要求I所述納米無熒光粉氮化鎵白光發(fā)光二極管的制作方法，其中襯底的材料為硅、藍(lán)寶石或氮化鎵，其表面是平面或微圖形PSS，或者納米圖形。
3.如權(quán)利要求I所述納米無熒光粉氮化鎵白光發(fā)光二極管的制作方法，其中GaN納米線模板的橫向尺寸為10-600nm。
4.如權(quán)利要求I所述納米無熒光粉氮化鎵白光發(fā)光二極管的制作方法，其中GaN納米線模板的形狀是矩形、圓形、菱形或多邊形。
5.如權(quán)利要求I所述納米無熒光粉氮化鎵白光發(fā)光二極管的制作方法，其中GaN納米線模板的排列是周期排列或自組裝排列。
6.如權(quán)利要求I所述納米無熒光粉氮化鎵白光發(fā)光二極管的制作方法，其中InGaN量子盤的發(fā)光波段為藍(lán)光或綠光。
7.如權(quán)利要求I所述納米無熒光粉氮化鎵白光發(fā)光二極管的制作方法，其中在InGaN 量子盤上生長(zhǎng)P-GaN層，是采用在InGaN量子盤上搭橋的方法實(shí)現(xiàn)，該p_GaN層為連續(xù)狀一體結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種納米無熒光粉白光氮化鎵發(fā)光二極管的制作方法，包括以下步驟步驟1取一襯底；步驟2在襯底上外延生長(zhǎng)GaN緩沖層1和n-GaN層；步驟3在n-GaN層上通過納米技術(shù)制作GaN納米線模板；步驟4在GaN納米線模板上生長(zhǎng)GaN過渡層；步驟5在GaN過渡層上生長(zhǎng)InGaN量子盤；步驟6在InGaN量子盤上生長(zhǎng)p-GaN層，形成基片；步驟7將基片一側(cè)的部分刻蝕掉，刻蝕深度到達(dá)n-GaN層內(nèi)，形成臺(tái)面；步驟8在n-GaN層的臺(tái)面上制作下電極；步驟9在p-GaN層上制作上電極，完成發(fā)光二極管的制作。由于本方法采用的是納米的模板的基底，能很好地釋放應(yīng)力，從而降低Droop效應(yīng)，增加LED的發(fā)光效率。
文檔編號(hào)H01L33/00GK102610715SQ20121009360
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者伊?xí)匝? 劉志強(qiáng), 孫波, 王國(guó)宏, 趙麗霞, 魏學(xué)成 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所