一種改善p型氮化鎵薄膜電學(xué)特性的方法
【專利摘要】一種改善P型氮化鎵薄膜電學(xué)特性的方法，涉及發(fā)光二極管。在p-GaN上制作ITO薄膜；用等離子體轟擊ITO薄膜；利用緩沖氧化刻蝕劑除去表面因感應(yīng)耦合等離子體轟擊產(chǎn)生的氧化物。通過(guò)在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的LED外延層P-GaN薄膜上方沉積一層氧化銦錫，再通過(guò)感應(yīng)耦合等離子體等轟擊ITO薄膜，使得轟擊后的p-GaN薄膜空穴濃度得到提高，降低電阻率，從而改善了薄膜的電學(xué)特性。從根本上避免了傳統(tǒng)的提高p-GaN薄膜空穴濃度、降低薄膜電阻率的方法，即高溫退火對(duì)InGaN多量子阱的結(jié)構(gòu)和光學(xué)特性產(chǎn)生的影響，而且工藝步驟簡(jiǎn)單。
【專利說(shuō)明】 一種改善P型氮化鎵薄膜電學(xué)特性的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)光二極管，尤其是涉及一種改善P型氮化鎵薄膜電學(xué)特性的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]GaN材料屬于第三代半導(dǎo)體材料，具有寬的直接帶隙以及優(yōu)異的物理和化學(xué)性質(zhì)，是制作發(fā)光器件和光伏器件的理想材料。在信息顯示領(lǐng)域，GaN基高亮度藍(lán)、綠發(fā)光二極管可以用于戶外大屏幕全色顯示以及交通信號(hào)燈等方面；在照明領(lǐng)域，GaN基白光LED可以用于背光源、路燈和景觀照明以及通用照明等。雖然GaN基器件在近年來(lái)取得了相當(dāng)大的進(jìn)展，但是其研宄工作遠(yuǎn)還沒(méi)有成熟和完善，存在許多問(wèn)題。而GaN材料的P型摻雜問(wèn)題成為了限制GaN基材料及器件發(fā)展的主要原因之一。有兩方面的原因阻礙低阻的P-GaN歐姆接觸:一方面是難以生長(zhǎng)高空穴濃度的P-GaN材料(P型濃度>1018cm3);另一方面是缺乏合適的接觸金屬材料，P-GaN材料的功函數(shù)很(7.5eV)，而功函數(shù)最大的金屬Pt也只有5.65eV。目前，金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積技術(shù)(metal organic chemical vapor deposit1n,MOCVD)是制作GaN光電器件的主要方法，其中生長(zhǎng)ρ-GaN時(shí)，受主Mg原子在生長(zhǎng)過(guò)程中被H原子嚴(yán)重鈍化，使得生長(zhǎng)之后的GaN薄膜具有較高的電阻率。
[0003]目前，提高p-GaN空穴濃度、降低薄膜電阻率的方法主要就是02或\退火，利用高溫激活Mg受主，從而提高空穴濃度。但是，高溫退火存在一些缺點(diǎn):比如退火時(shí)產(chǎn)生的晶格應(yīng)力嚴(yán)重影響InGaN多量子阱的結(jié)構(gòu)和光學(xué)特性；在較高的溫度下退火時(shí)，將在GaN層產(chǎn)生壓應(yīng)力，影響P-GaN的電學(xué)特性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供工藝簡(jiǎn)便，可提高p-GaN空穴濃度，可降低Mg受主的激活能，降低薄膜電阻率，可避免高溫退火產(chǎn)生對(duì)P-GaN電學(xué)特性、InGaN量子阱結(jié)構(gòu)和光學(xué)特性的影響的一種改善P型氮化鎵薄膜電學(xué)特性的方法。
[0005]本發(fā)明包括以下步驟:
[0006]I)在p-GaN上制作ITO薄膜；
[0007]2)用等離子體(ICP)轟擊ITO薄膜；
[0008]3)利用緩沖氧化刻蝕劑除去表面因感應(yīng)耦合等離子體(ICP)轟擊產(chǎn)生的氧化物。
[0009]在步驟I)中，所述在p-GaN上制作ITO薄膜的方法包括派射、沉積等方法。
[0010]在步驟2)中，所述用等離子體(ICP)轟擊ITO薄膜可采用感應(yīng)耦合等離子體(ICP)、反應(yīng)離子刻蝕(RIE)、電子回旋共振(ECR)等方法轟擊ITO薄膜；采用感應(yīng)耦合等離子體(ICP)轟擊ITO薄膜時(shí)，可在感應(yīng)耦合等離子體(ICP)刻蝕設(shè)備中采用Cl2Afe氣體對(duì)ITO進(jìn)薄膜行轟擊。
[0011]在步驟3)中，所述緩沖氧化刻蝕劑可采用BOE溶液或質(zhì)量百分濃度為37%的HCl
溶液等。
[0012]本發(fā)明通過(guò)在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的LED外延層P-GaN薄膜上方沉積一層氧化銦錫(IndiumTin Oxide)，再通過(guò)感應(yīng)親合等離子體(Inductive Coupled Plasma)等轟擊；[TO薄膜，使得轟擊后的P-GaN薄膜空穴濃度得到提高，降低電阻率，從而改善了薄膜的電學(xué)特性。本發(fā)明從根本上避免了傳統(tǒng)的提高P-GaN薄膜空穴濃度、降低薄膜電阻率的方法，即高溫退火對(duì)InGaN多量子阱的結(jié)構(gòu)和光學(xué)特性產(chǎn)生的影響，而且工藝步驟簡(jiǎn)單，同時(shí)也為制作性能優(yōu)異的LED器件打下了良好的基礎(chǔ)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明所需的傳統(tǒng)藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)圖。從下往上的結(jié)構(gòu)分別為:1(藍(lán)寶石襯底層)，2 (緩沖層)，3 (未摻雜GaN層)，4 (η型GaN層)，5 (InGaN多量子阱有源層)，6 (p-GaN 層)ο
[0014]圖2為本發(fā)明的在P-GaN層上利用電子束蒸發(fā)ITO薄膜示意圖。
[0015]圖3為本發(fā)明的利用感應(yīng)耦合等離子體(ICP)轟擊ITO薄膜示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]以下實(shí)施例將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0017]1、如圖1所示在清洗干凈的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)藍(lán)光LED外延層p-GaN膜層6上通過(guò)電子束蒸發(fā)技術(shù)沉積一層厚約120nm的ITO薄膜7 (如圖2所示)。
[0018]2、如圖3所示，感應(yīng)耦合等離子體(ICP) 8轟擊ITO薄膜7，ICP的轟擊條件設(shè)置具體為:ICP功率300W，Rf功率為160W，Cl2, He的流量比為20sccm: 2sccm，氣壓為IPa，偏壓為-150V，轟擊時(shí)間為55s。
[0019]3、將感應(yīng)耦合等離子體(ICP)轟擊完畢的樣品放入緩沖氧化刻蝕劑BOE溶液中浸泡3min，除去表面因ICP轟擊產(chǎn)生的氧化物。
【權(quán)利要求】
1.一種改善P型氮化鎵薄膜電學(xué)特性的方法，其特征在于包括以下步驟: 1)在p-GaN上制作ITO薄膜； 2)用等離子體轟擊ITO薄膜； 3)利用緩沖氧化刻蝕劑除去表面因感應(yīng)耦合等離子體(ICP)轟擊產(chǎn)生的氧化物。
2.如權(quán)利要求1所述一種改善P型氮化鎵薄膜電學(xué)特性的方法，其特征在于在步驟1)中，所述在P-GaN上制作ITO薄膜的方法包括濺射、沉積方法。
3.如權(quán)利要求1所述一種改善P型氮化鎵薄膜電學(xué)特性的方法，其特征在于在步驟2)中，所述用等離子體轟擊ITO薄膜采用感應(yīng)耦合等離子體、反應(yīng)離子刻蝕、電子回旋共振方法轟擊ITO薄膜。
4.如權(quán)利要求3所述一種改善P型氮化鎵薄膜電學(xué)特性的方法，其特征在于采用感應(yīng)耦合等離子體轟擊ITO薄膜時(shí)，在感應(yīng)耦合等離子體刻蝕設(shè)備中采用Cl2/He氣體對(duì)ITO進(jìn)薄膜行轟擊。
5.如權(quán)利要求1所述一種改善P型氮化鎵薄膜電學(xué)特性的方法，其特征在于在步驟3)中，所述緩沖氧化刻蝕劑采用BOE溶液或質(zhì)量百分濃度為37%的HC1溶液。
【文檔編號(hào)】H01L33/00GK104465907SQ201510018419
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2015年1月14日 優(yōu)先權(quán)日:2015年1月14日
【發(fā)明者】張保平, 曾勇平, 張江勇, 應(yīng)磊瑩 申請(qǐng)人:廈門大學(xué)