[发明专利]制作微纳米柱发光二极管的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体材料与器件技术领域，尤其涉及一种制备微纳米柱发光二极管LED的方法。

背景技术

微纳米柱氮化镓基LED是最近兴起的一种LED结构。在该微纳米柱氮化镓基LED中，具有较大的比表面积，有源区产生的光子可以从侧壁直接出射，还可以通过多次反射增加逃逸的机会，这就减小了材料和空气界面处的全反射带来的影响，从而使得光的提取效率得到了显著的提高。另一方面，微纳米柱氮化镓基LED会使得作用在量子阱区的应力得到一定程度的释放，从而减小压电极化效应、降低能带倾斜程度，这就增加了电子和空穴的波函数的交叠程度，提高了辐射复合效率和内量子效率。因此微纳米柱氮化镓基LED近年来得到了大量研究。

微纳米柱氮化镓基LED的制作方法主要有刻蚀、自组织生长、选区生长等。其中刻蚀方法采用自组织Ni纳米岛和SiO₂做掩模，刻蚀全结构氮化镓外延片后填充聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺或旋涂玻璃等绝缘介质，然后制作透明导电层和pn电极。自组织和选区生长的纳米柱氮化镓在填充绝缘介质后制作透明导电层和pn电极。

然而，现有技术中采用自组织Ni纳米岛以及SiO₂掩模形成图形，不能很好的控制尺寸和占空比，同时图形是非周期性的，从而刻蚀的结构空隙并不均匀，在填充绝缘介质时会导致绝缘介质填充不均匀。由于绝缘介质如聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺或旋涂玻璃需要采用旋涂方式来进行填充，而这种填充方式并不能保证绝缘介质填充均匀。绝缘介质填充不均匀，会导致正反向漏电大等技术问题。

此外，填充的有机绝缘物需要反刻，且不能和后期制备的透明导电层、电极直接结合，器件制备的可重复性、成品率低，而且电学性能差。旋涂玻璃需要平坦化和反刻，从而增加了工艺难度，器件制备的可重复性差、成品率低。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决上述的一个或多个问题，本发明提供了一种制备微纳米柱发光二极管的方法。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种制备微纳米柱发光二极管的方法。该方法包括在发光二极管外延片上生长抗刻蚀层；在抗刻蚀层上制作微纳米尺度的周期结构图形掩模；采用物理刻蚀的方法，将周期结构图形掩模转移至抗刻蚀层和发光二极管外延片上，形成微纳米柱；在发光二极管外延片上微纳米柱的间隙填充绝缘介质；去除发光二极管外延片上的抗刻蚀层，以及在去除抗刻蚀层的发光二极管外延片上制作pn电极，形成微纳米柱发光二极管。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明制备微纳米柱氮化镓基LED的方法具有以下有益效果：

(1)采用周期性的图形化掩模，刻蚀得到相同大小的结构空隙，从而在填充绝缘介质时，尽可能的保证绝缘介质的填充均匀，从而解决了正反向漏电大的技术问题；

(2)采用图形转移技术能够通过光刻版等控制尺寸和占空比；

(3)采用无机绝缘介质进行填充，有利于透明电极层、电极与该无机绝缘介质层的结合，提高器件制备的可重复性、电学性能、光学性能和成品率；

(4)采用溅射等物理方法进行无机绝缘介质的填充，填充的无机绝缘介质更加致密，可以降低正反向的漏电流。

附图说明

图1为根据本发明实施例制备微纳米柱氮化镓基LED方法的流程图；

图2是本发明的氮化镓外延片结构的示意图。

图3是本发明的生长抗刻蚀层后氮化镓外延片的平面示意图。

图4A是本发明的形成微纳米周期结构31后的氮化镓外延片平面示意图。

图4B是本发明的形成微纳米周期结构31后氮化镓外延片的局部侧面示意图。

图5A是本发明的经过刻蚀、填充、去胶等步骤后氮化镓外延片的平面示意图。

图5B是本发明的经过刻蚀、填充、去胶等步骤后氮化镓外延片的局部侧面示意图。

图6是本发明的经过制作透明导电层71和pn电极72-73等步骤最终完成后氮化镓外延片的单个芯片平面示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。