專利名稱：半導(dǎo)體器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件的制造方法
背景技術(shù)：
熒光燈和白熾燈是現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的照明光源，但是它們有很大的缺陷，就是發(fā)光的效率太低，找到光轉(zhuǎn)換效率高的新光源來(lái)替代這些傳統(tǒng)光源，是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要途徑之一。LED是一種新型的光源，其發(fā)光的效率很高。半導(dǎo)體照明有節(jié)能、安全、壽命長(zhǎng)、節(jié)能美觀、綠色環(huán)保、可微型化、色彩豐富等優(yōu)點(diǎn)，并且耐高溫高壓，耐酸堿腐蝕，即使在嚴(yán)酷的條件下也能正常工作。實(shí)現(xiàn)LED白光照明的途徑主要有三種:一是藍(lán)光LED激發(fā)黃色熒光粉發(fā)白光；二是紫外LED配合紅、綠、藍(lán)三色熒光粉發(fā)白光；三是由紅綠藍(lán)三色LED混合成白光。其中第一種方法是現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)LED照明的最有效手段。以GaN為代表的三族氮化物(AlN、GaN、InN、AlGaInN)由于具有優(yōu)良的光電特性，因而在藍(lán)光、綠光、紫外發(fā)光二極管(LED)及高頻、高溫大功率電子器件中得到廣泛應(yīng)用。由于缺乏晶格匹配的襯底，三族氮化物都是異質(zhì)外延在其他材料上，常用的襯底有藍(lán)寶石、碳化硅、硅、砷化鎵、氧化鋅等，常用的外延方法有金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)、分子束外延(MBE)和氫化物氣相外延(HVPE)等。由于和襯底的晶格失配及熱失配很大，即使采用低溫GaN緩沖層技術(shù)后，外延的氮化物中仍存在大量的缺陷，包括由于晶格失配導(dǎo)致的位錯(cuò)、層錯(cuò)等。GaN基材料中的缺陷影響材料的發(fā)光性能，同時(shí)降低了發(fā)光二極管的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，尤其提供了一種發(fā)光二極管的制造方法，該方法可以降低材料的位錯(cuò)密度，同時(shí)減少量子限制斯塔克效應(yīng)的影響。本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法包括以下步驟:(I)在藍(lán)寶石襯底I的(0001)方向上生長(zhǎng)GaN緩沖層2 ；(2)在GaN緩沖層上蒸鍍N型電極3 ;(3)在N型電極3上蒸鍍量子阱反射層4 ；(4)在量子阱反射層4上生長(zhǎng)一層厚度30 40 μ m的金屬層；利用干法刻蝕技術(shù)將該金屬層制備成周期排列的條狀金屬層5 ；(5)在周期排列的條狀金屬層5上外延生長(zhǎng)N型GaN層6 ；(6)在N型GaN層6上生長(zhǎng)有源層7;(7)在有源層7上生長(zhǎng)P型GaN層8;(8)在P型GaN層8上生長(zhǎng)P型電極9。其中，步驟(2)中，N型電極3優(yōu)選為Ag。步驟(3)中，量子阱反射層4優(yōu)選為逐層形成的Ag、N1、Ti層。其厚度優(yōu)選為120 150nmo步驟(4)中，金屬層優(yōu)選為Au，條狀金屬層之間的間隔優(yōu)選為60 80 μ m。步驟(6)中，有源層7為AlInGaN多量子阱層。步驟(8)中，先用CF4處理P型GaN層8表面，然后在P型GaN層8表面蒸鍍Al，形成與P型GaN層8歐姆接觸的P型電極。P型電極厚度為在400_500nm。


圖1為根據(jù)本發(fā)明方法制成的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法，包括以下步驟:(一)在藍(lán)寶石襯底I的(0001)方向上生長(zhǎng)GaN緩沖層2；(二)在GaN緩沖層上蒸鍍N型電極3 ；N型電極3優(yōu)選為Ag。(三)在N型電極3上蒸鍍量子阱反射層4;量子阱反射層4優(yōu)選為逐層形成的Ag、N1、Ti層。其厚度優(yōu)選為120 150nm。(四)在量子阱反射層4上生長(zhǎng)一層厚度30 40μ m的金屬層；利用干法刻蝕技術(shù)將該金屬層制備成周期排列的條狀金屬層5 ;金屬層優(yōu)選為Au，條狀金屬層之間的間隔優(yōu)選為60 80μπι;(五)在周期排列的條狀金屬層5上外延生長(zhǎng)N型GaN層6；(六)在N型GaN層6上生長(zhǎng)有源層7;有源層7為AlInGaN多量子阱層；(七)在有源層7上生長(zhǎng)P型GaN層8;(A)在P型GaN層8上生長(zhǎng)P型電極9。具體地，用CF4處理P型GaN層8表面，然后在P型GaN層8表面蒸鍍Al，形成與P型GaN層8歐姆接觸的P型電極。P型電極厚度為在 400-500nm。根據(jù)本發(fā)明的方法制得的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)如圖1所示，依次包括:藍(lán)寶石襯底
1、GaN緩沖層2、N型電極3、反射層4、周期排列的條狀金屬層5、N型GaN層6、有源層7、P型GaN層8和P型電極9。條狀金屬層5是厚度為30 40 μ m，橫向間隔為60_80 μ m的呈周期性排列的金屬
層單元，該金屬層單元可有效降低發(fā)光二極管的位錯(cuò)密度。量子阱反射層4由逐層蒸鍍的Ag、N1、Ti組成，為多量子阱結(jié)構(gòu)，Ag層上下兩面分別與Ni層和N型電極3接觸。本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果:本發(fā)明在外延生長(zhǎng)GaN前，先生長(zhǎng)量子阱反射層和橫向周期排列的條狀金屬層，再采用側(cè)向外延技術(shù)生長(zhǎng)GaN外延層，可有效降低外延層的位錯(cuò)密度，減少量子限制斯塔克效應(yīng)的影響。采用本方法制備的LED的位錯(cuò)密度降低約20 25%。陰極熒光譜增強(qiáng)約20 25%，，電致發(fā)光譜強(qiáng)度增強(qiáng)20 25%。條狀金屬層也可以采用Ag形成，雖然成本稍低，但是其效果不如Au顯著。量子阱反射層增強(qiáng)了條狀金屬層的接觸，同時(shí)有效抑制了發(fā)光損耗。
當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 步驟(I)、在藍(lán)寶石襯底(I)的(OOOl)方向上生長(zhǎng)GaN緩沖層(2)； 步驟(2)、在GaN緩沖層上蒸鍍N型電極(3); 步驟(3)、在N型電極(3)上蒸鍍量子阱反射層(4); 步驟(4)、在量子阱反射層(4)上生長(zhǎng)一層厚度30 40 μ m的金屬層； 利用干法刻蝕技術(shù)將該金屬層制備成周期排列的條狀金屬層(5)； 步驟(5)、在周期排列的條狀金屬層(5)上外延生長(zhǎng)N型GaN層(6)； 步驟(6)、在N型GaN層(6)上生長(zhǎng)有源層(7)； 步驟(7)、在有源層(7)上生長(zhǎng)P型GaN層(8)； 步驟(8)、在P型GaN層(8)上生長(zhǎng)P型電極(9)。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，N型電極(3)為Ag。
3.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(3)中，量子阱反射層(4)為逐層形成的Ag、N1、Ti層。其厚度為120 150nm。
4.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(4)中，金屬層為Au，條狀金屬層之間的間隔為60 80μπι。
5.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(6)中，有源層(7)為AlInGaN多量子阱層。
6.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(8)中，先用CF4處理P型GaN層(8)表面，然后在P型GaN層(8)表面蒸鍍Al，形成與P型GaN層(8)歐姆接觸的P型電極。
7.按權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述P型電極厚度為在400-500nm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種發(fā)光二極管的制造方法，包括在藍(lán)寶石襯底1的(0001)方向上生長(zhǎng)GaN緩沖層；在GaN緩沖層上蒸鍍N型電極；在N型電極3上蒸鍍量子阱反射層；在量子阱反射層上生長(zhǎng)一層厚度30～40μm的金屬層；利用干法刻蝕技術(shù)將該金屬層制備成周期排列的條狀金屬層；在周期排列的條狀金屬層上外延生長(zhǎng)N型GaN層；在N型GaN層上生長(zhǎng)有源層；在有源層上生長(zhǎng)P型GaN層；在P型GaN層上生長(zhǎng)P型電極。該方法可以降低材料的位錯(cuò)密度，同時(shí)減少量子限制斯塔克效應(yīng)的影響。
文檔編號(hào)H01L33/00GK103094426SQ20121043735
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月5日
發(fā)明者虞浩輝, 周宇杭 申請(qǐng)人:江蘇威納德照明科技有限公司