采用復(fù)合透明導(dǎo)電層的發(fā)光二極管及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種采用復(fù)合透明導(dǎo)電層的發(fā)光二極管及其制備方法。該發(fā)光二極包括：襯底；依次沉積于襯底上的緩沖層、n型GaN層、多量子阱層、p型AlGaN層和p型GaN層，其中，該發(fā)光二極管一側(cè)的p型GaN層、p型AlGaN層、多量子阱和部分的n型GaN層被刻蝕形成臺階；p型復(fù)合透明導(dǎo)電層，形成于發(fā)光二極管未經(jīng)刻蝕一側(cè)的p型GaN層上，自下而上依次包括：ITO透明接觸層、ZnO基電流擴展層、ITO導(dǎo)光層；p型金屬電極層和n型金屬電極層，分別形成于發(fā)光二極管未經(jīng)刻蝕一側(cè)的ITO導(dǎo)光層上和發(fā)光二極管被刻蝕一側(cè)的臺階上。本發(fā)明提高了透明導(dǎo)電層的抗腐蝕能力，進而提高整個發(fā)光二極管器件的合格率。
【專利說明】采用復(fù)合透明導(dǎo)電層的發(fā)光二極管及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電子器件【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種采用復(fù)合透明導(dǎo)電層的發(fā)光二極管及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]LED產(chǎn)業(yè)屬于半導(dǎo)體相關(guān)的高科技產(chǎn)業(yè)，處于上游的芯片往往是整個產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵，這不僅僅體現(xiàn)在上游芯片的性能和價格決定了中下游產(chǎn)品的性能和價格，還體現(xiàn)在芯片供應(yīng)商往往控制著整個產(chǎn)業(yè)的專利及標(biāo)準(zhǔn)。LED芯片的性能很大程度上決定了整個產(chǎn)品的性倉泛。
[0003]氮化鎵基II1-V族半導(dǎo)體已成為一個充滿希望的光源材料。氮化鎵基發(fā)光二極管(LED)正在迅速擴大應(yīng)用領(lǐng)域，特別是需要超高亮度的領(lǐng)域，如大尺寸屏幕的背光單元和取代傳統(tǒng)熒光燈和白熾燈泡的固態(tài)照明系統(tǒng)。
[0004]目前，LED透明電極材料主要采用氧化銦錫(ΙΤ0)，但由于In為稀有金屬，價格昂貴而且有毒性，因此尋找一種物美價廉的透明電極材料取代ITO —直備受關(guān)注。氧化鋅(ZnO)是一種I1-VI族的化合物半導(dǎo)體，對于可見光具有很高的透過率，通過III族元素?fù)诫s，ZnO可以實現(xiàn)較低的電阻率；同時，ZnO與GaN晶格較匹配，自然界儲量豐富，具有成本低、無毒、在氫等離子體環(huán)境下相對穩(wěn)定等優(yōu)良特性，是極佳的GaN基LED的電極材料。
[0005]中國專利CN 102142496A和中國專利CN 102169943A均報道了 ITO/氧化鋅基復(fù)合透明導(dǎo)電層的技術(shù)方案。該復(fù)合透明導(dǎo)電層的熱穩(wěn)定性好，并且能夠與P型GaN可形成良好的歐姆接觸。然而，在制備GaN器件的工藝中，在生成ITO/氧化鋅基復(fù)合透明導(dǎo)電層之后，還需要對GaN基器件進行光刻處理，并蒸鍍金屬電極。
[0006]圖1A為采用現(xiàn)有技術(shù)制備的ITO/氧化鋅基復(fù)合透明電極在光刻過程中去除光刻膠后的顯微鏡照片。圖1B為采用現(xiàn)有技術(shù)制備的GaN器件在蒸鍍金屬電極后的顯微鏡照片。由圖1A和圖1B可以看出，由于ZnO材料抗腐蝕能力較差，制備的ITO/氧化鋅基復(fù)合透明導(dǎo)電層在光刻去膠的過程中被腐蝕掉大部分，不能完整覆蓋芯片表面。并且由于前期的ITO/氧化鋅基復(fù)合透明導(dǎo)電層受到了破壞，其并未按照預(yù)期形成電極。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007](一 )要解決的技術(shù)問題
[0008]鑒于上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種采用復(fù)合透明導(dǎo)電層的發(fā)光二極管及其制備方法，以提高透明導(dǎo)電層的抗腐蝕能力，進而提高整個發(fā)光二極管器件的合格率。
[0009]( 二 )技術(shù)方案
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種采用復(fù)合透明導(dǎo)電層的發(fā)光二極管。該發(fā)光二極包括:襯底；依次沉積于襯底上的緩沖層、η型GaN層、多量子阱層、ρ型AlGaN層和ρ型GaN層，其中，該發(fā)光二極管一側(cè)的ρ型GaN層、ρ型AlGaN層、多量子阱和部分的η型GaN層被刻蝕形成臺階；ρ型復(fù)合透明導(dǎo)電層，形成于發(fā)光二極管未經(jīng)刻蝕一側(cè)的ρ型GaN層上，自下而上依次包括:ITO透明接觸層、ZnO基電流擴展層、ITO導(dǎo)光層；ρ型金屬電極層和η型金屬電極層,分別形成于發(fā)光二極管未經(jīng)刻蝕一側(cè)的ITO導(dǎo)光層上和發(fā)光二極管被刻蝕一側(cè)的臺階上。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種上述發(fā)光二極管的制備方法。該制備方法包括:步驟Α，在襯底上依次逐層生長GaN緩沖層、η型GaN層、多量子阱、ρ型AlGaN層，ρ型GaN層，退火得到GaN外延片；步驟B:在外延片上沉積ITO透明接觸層、ZnO基電流擴展層和ITO導(dǎo)光層；步驟C，在GaN外延片上旋涂光刻膠，采用臺面板光刻出芯片，在每個芯片上刻蝕臺面，形成臺階，去除臺面上未刻蝕部分殘留的光刻膠，采用電極板在ITO導(dǎo)光層和η型GaN層上光刻出電極圖形；以及步驟D,在電極圖形沉積電極金屬，剝離掉臺面上電極圖形以外區(qū)域的光刻膠，形成η型金屬電極層和ρ型金屬電極層，完成發(fā)光二極管的制備。
[0012](三)有益效果
[0013]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明采用復(fù)合透明導(dǎo)電層的發(fā)光二極管及其制備方法利用了現(xiàn)有技術(shù)來改善歐姆接觸，在此基礎(chǔ)上增加的ITO導(dǎo)光層一方面很好的保證了工藝兼容性，另一方面通過ZnO和ITO之間的折射率漸變來增加出光，提高了發(fā)光二極管的性倉泛。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1A為采用現(xiàn)有技術(shù)制備的ITO/氧化鋅基復(fù)合透明電極在光刻過程中去除光刻膠后的顯微鏡照片；
[0015]圖1B為采用 現(xiàn)有技術(shù)制備的應(yīng)用ITO/氧化鋅基復(fù)合透明電極的GaN器件在蒸鍍金屬電極后的顯微鏡照片；
[0016]圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例采用復(fù)合透明導(dǎo)電層發(fā)光二極管的剖面示意圖；
[0017]圖3為根據(jù)本發(fā)明實施例采用復(fù)合透明導(dǎo)電層發(fā)光二極管制備方法的流程圖；
[0018]圖4為在執(zhí)行本發(fā)明實施例方法過程中制備的ZnO薄膜的X射線衍射曲線；
[0019]圖5Α和圖5Β分別為在執(zhí)行本發(fā)明實施例方法過程中制備的ZnO薄膜在縱切面和上表面的掃描電子顯微鏡照片；
[0020]圖6Α為采用本實施例方法制備的ITO/氧化鋅基復(fù)合透明電極在光刻過程中去除光刻膠后的顯微鏡照片；
[0021]圖6Β為采用本實施例方法制備的應(yīng)用ITO/氧化鋅基復(fù)合透明電極的GaN器件在蒸鍍金屬電極后的顯微鏡照片；
[0022]圖7為按照本實施例方法制備的復(fù)合透明導(dǎo)電層與單層ITO薄膜、ITO/ZnO雙層薄膜在可見光范圍內(nèi)的透過率對比圖譜。
[0023]【主要元件】
[0024]
【權(quán)利要求】
1.一種采用復(fù)合透明導(dǎo)電層的發(fā)光二極管，其特征在于，包括: 襯底； 依次沉積于襯底上的緩沖層、η型GaN層、多量子阱層、P型AlGaN層和P型GaN層，其中，該發(fā)光二極管一側(cè)的P型GaN層、P型AlGaN層、多量子阱和部分的η型GaN層被刻蝕形成臺階； P型復(fù)合透明導(dǎo)電層，形成于所述發(fā)光二極管未經(jīng)刻蝕一側(cè)的所述P型GaN層上，自下而上依次包括:ΙΤΟ透明接觸層、ZnO基電流擴展層、ITO導(dǎo)光層； P型金屬電極層和η型金屬電極層，分別形成于所述發(fā)光二極管未經(jīng)刻蝕一側(cè)的ITO導(dǎo)光層上和所述發(fā)光二極管被刻蝕一側(cè)的所述臺階上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述ITO透明接觸層的厚度為40nm，所述ZnO基電流擴展層的厚度為330nm，所述ITO導(dǎo)光層的厚度為40nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述多量子阱層為8對GaN和InGaN組成的多量子講。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述η型金屬電極層和P型金屬電極層的材料為Cr/Pt/Au。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述襯底的材料為藍(lán)寶石。
6.一種權(quán)利要求1至5中任一項所述采用復(fù)合透明導(dǎo)電層的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，包括: 步驟A，在襯底上依次逐層生長GaN緩沖層、η型GaN層、多量子阱、ρ型AlGaN層，ρ型GaN層，退火得到GaN外延片； 步驟B:在所述外延片上沉積ITO透明接觸層、ZnO基電流擴展層和ITO導(dǎo)光層； 步驟C，在GaN外延片上旋涂光刻膠，采用臺面板光刻出芯片，在每個芯片上刻蝕臺面，形成臺階，去除臺面上未刻蝕部分殘留的光刻膠，采用電極板在ITO導(dǎo)光層和η型GaN層上光刻出電極圖形；以及 步驟D，在電極圖形沉積電極金屬，剝離掉臺面上電極圖形以外區(qū)域的光刻膠，形成η型金屬電極層和P型金屬電極層，完成發(fā)光二極管的制備。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟B中，采用電子束蒸發(fā)的方式沉積ITO透明接觸層，采用磁控濺射的方式生長ZnO基電流擴展層，采用電子束蒸發(fā)的方式沉積ITO導(dǎo)光層。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的制備方法，其特征在于，所述步驟A中，采用MOCVD方法在襯底上依次逐層生長GaN緩沖層、η型GaN層、多量子阱、ρ型AlGaN層，ρ型GaN層。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的制備方法，其特征在于，所述步驟C中，采用ICP方法在GaN外延片上刻蝕臺面。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的制備方法，其特征在于，所述步驟D中，采用電子束蒸發(fā)的方式沉積電極金屬，形成η型金屬電極層和ρ型金屬電極層。
【文檔編號】H01L33/44GK103730558SQ201310750549
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】王兵, 伊?xí)匝? 孔慶峰, 劉志強, 王軍喜, 王國宏, 李晉閩 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所