[发明专利]能使LED的P-GaN层表面粗化的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种粗化工艺，特别涉及一种能使LED的P-GaN层表面粗化的制作方法。

背景技术

以GaN为代表的新一代半导体材料以其宽直接带隙(Eg＝3.4eV)、高热导率、高硬度、高化学稳定性、低介电常数、抗辐射等特点获得了人们的广泛关注，在固态照明、固体激光器、光信息存储、紫外探测器等领域都有巨大的应用潜力。通常普遍的LED芯片制造工艺是先在蓝宝石衬底上形成N-GaN层、量子阱层、及P-GaN层等的层叠结构，然后在所述层叠结构上制作各电极，如N电极、P电极等。然而，现有工艺制作出的发光二极管，其发光亮度难以有较大突破，如图1所示，由于制作出的LED其表面较为平坦，当量子阱层辐射出的光子P以入射角θ₁到达P-GaN层表面w1，经反射后会以入射角θ₂到达P-GaN层侧壁w2，再次反射后会以入射角θ₃到达侧壁w3，而对于常用的氮化镓材料的LED芯片，其光逃逸锥形临界角(light escape cone critical angle)约为23.5°，因此，只要光子P的入射角θ₁满足条件：23.5°＜θ₁＜66.5°时，其会因不断地被各壁反射而导致能量在芯片内的消耗，最终无法出光。

为提高发光二极管(LED)的出光率，通常会将LED的P-GaN层表面粗化，例如，在申请号为：200380110945.9的专利文献中，提供了一种经表面粗化的高效氮化镓基发光二极管，即将N面的表面粗化形成一个或多个六角形锥面来减少LED内部的光反射的重复发生，提高LED的发光亮度。

目前用于GaN基LED表面粗化的处理方法主要有两种类型：一是对GaN基LED表面进行后处理，现有方法主要：光辅助电化学腐蚀PEC、KOH溶液湿法腐蚀、强酸溶液湿法腐蚀、干法刻蚀、压印光刻和制作金属掩模选区腐蚀等，例如，较为常用的是在P-GaN层表面生长一金属层，然后将金属熔化后在P-GaN层表面形成包状，再以此包状为掩模进行刻蚀使P-GaN层表面粗化，此工艺较为复杂，成本较高；二是直接生长表面粗糙的p型GaN层，通常是在生长P-GaN层时采用降温处理使P-GaN层表面粗化，然而由于现有工艺中制作P-GaN层时常采用掺杂镁的做法，因此降温所形成的P-GaN层粗化表面，效果并不理想，而且掺杂镁后也增加了粗化的难度。

因此，提供一种简单且P-GaN层表面更为尖锐的粗化表面形成方法，实已成为本领域技术人员亟待解决的课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能使LED的P-GaN层表面粗化的制作方法，以降低操作的复杂度，同时还能达到理想的粗化效果。

为了达到上述目的及其他目的，本发明提供的能使LED的P-GaN层表面粗化的制作方法包括步骤：1)在半导体衬底上依次生长出N-GaN层、量子阱层、P-GaN层、及非掺杂的粗化GaN层；以及2)采用ICP或离子干法刻蚀所述非掺杂的粗化GaN层以使所述非掺杂的粗化GaN层的粗化表面形状转移至所述P-GaN层，从而使所述P-GaN层表面粗化。

其中，所述非掺杂的粗化GaN层呈尖锥状。

较佳地，在所述半导体衬底上生长各层为连续性生长。

较佳地，所述生长采用金属有机物化学气相沉积法进行。

此外，所述半导体衬底的材料可为硅、蓝宝石、或SiC等。

综上所述，本发明的能使LED的P-GaN层表面粗化的制作方法通过在P-GaN层表面再增加生成一粗化的GaN层，并通过刻蚀使其粗化表面形状转移至P-GaN层，从而使P-GaN层表面的粗化，此操作简单，粗化效果较现有工艺有明显改进。

附图说明

图1为现有LED的光子运动示意图。

图2A至图2B为本发明的能使LED的P-GaN层表面粗化的制作方法的操作流程示意图。

具体实施方式

以下将通过具体实施例对本发明的能使LED的P-GaN层表面粗化的制作方法做进一步详细的描述，其中，本发明的方法采用金属有机物化学气相沉积法(MOCVD)进行。

请参阅图2A至图2B，本发明的能使LED的P-GaN层表面粗化的制作方法主要包括以下步骤：