[发明专利]制作微纳金字塔氮化镓基垂直结构发光二极管阵列的方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域，特别是指一种制作微纳金字塔氮化镓基垂直结构发光二极管阵列的方法。

背景技术

GaN基LED的器件结构，主要经历了正装结构、倒装结构，以及目前广为国际上重视的垂直结构三个主要阶段。本质上讲，前两种器件结构——倒装结构、正装结构均没有摆脱蓝宝石衬底对器件结构设计的束缚。2004年开始，垂直结构得到了人们的广泛关注，垂直结构通过热压键合或电镀、激光剥离(LLO)等工艺，将GaN外延结构从蓝宝石转移到Cu、Si等具有良好电、热传导特性的衬底材料上，器件电极上下垂直分布，从而彻底解决了正装、倒装结构GaN基LED器件中因为电极平面分布、电流侧向注入导致的诸如散热，电流分布不均匀、可靠性等一系列问题。因此，垂直结构也被称为是继正装、倒装之后的第三代GaN基LED器件结构，很有可能取代现有的器件结构而成为GaN基LED技术主流。

垂直结构相关研究涉及器件工艺与材料外延的相互配合，存在诸多技术难题。反向漏电大、成品率低是垂直结构功率型LED研发过程中面临的主要瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种制作微纳金字塔氮化镓基垂直结构发光二极管阵列的方法，该方法是将剥离后的氮极性GaN层在一定浓度一定温度的溶液中腐蚀一定时间，从而形成分离的微米级金字塔垂直结构LED阵列。通过沉积硅胶保护金字塔垂直结构LED侧壁，并用透明导电物将微米级金字塔垂直结构LED阵列覆盖，形成电路互联。由于位错会被腐蚀掉，此方法制作的微米级金字塔垂直结构LED阵列能大大降低材料生长中形成的穿透位错，极大有利于提高LED的内量子效率，大大增加的比表面积能显著提高其提取效率，并且降低LED的反向漏电流。

本发明提供一种制作微纳金字塔氮化镓基垂直结构发光二极管阵列的方法，包括：

步骤1：选择一外延结构，该外延结构包括蓝宝石衬底和氮化镓LED层，氮化镓LED层包括非故意掺杂氮化镓层，N型氮化镓层，量子阱层和p型氮化镓层；

步骤2：在外延结构表面的p型氮化镓层上沉积金属层；

步骤3：将外延结构和金属层转移到衬底上，形成基片；

步骤4：用激光剥离方法，将外延结构中的蓝宝石衬底从外延结构中分离；

步骤5：将基片放入溶液99中进行腐蚀，在外延结构的氮化镓LED层的非故意掺杂氮化镓层一面形成分立的微纳金字塔结构；

步骤6：将硅胶涂覆在微纳金字塔结构的表面；

步骤7：用等离子体技术，将微纳金字塔结构尖端部分的硅胶去除，保留微纳金字塔结构底部的硅胶；

步骤8：在微纳金字塔结构的表面沉积透明导电层；

步骤9：在透明导电层上通过光刻方法沉积图形金属电极，完成制备。

附图说明

为使审查员能进一步了解本发明的结构、特征及其目的，以下结合附图及较佳具体实施例的详细说明如后，其中：

图1为外延结构10示意图。

图2为沉积金属层20和衬底30后的示意图。

图3为激光剥离去掉蓝宝石衬底11后的示意图。

图4为氮化镓LED层12在溶液99中腐蚀后形成分离微米级多边形金字塔LED的示意图。

图5为硅胶13涂覆在腐蚀形成的金字塔侧壁并且经等离子体处理后的示意图。

图6为氮化镓LED层12和硅胶13上沉积透明导电层14后的微米级多边形金字塔LED的示意图。

图7为在透明导电层14上通过光刻方法沉积图形金属电极15后的某些微米级多边形金字塔LED的示意图。

具体实施方式

本发明的关键是将剥离后的氮极性GaN层在一定浓度一定温度的溶液中腐蚀一定时间，从而形成分离的微米级金字塔垂直结构LED阵列。通过沉积硅胶保护金字塔垂直结构LED侧壁，并用透明导电物将微米级金字塔垂直结构LED阵列覆盖，形成电路互联。此方法制作的微米级金字塔垂直结构LED阵列能大大降低材料生长中形成的穿透位错，极大有利于提高LED的光效，并且降低LED的反向漏电流。

请参阅图1至图5所示，本发明提供一种制作微纳金字塔氮化镓基垂直结构发光二极管阵列的方法