[发明专利]一种提升GaN基发光器件p型欧姆接触性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体材料与器件领域，尤其涉及提升GaN基发光器件p型欧姆接触性能的方法，适用于GaN基光电器件，尤其适用于GaN基发光二极管和激光器。

背景技术

以GaN为代表的第三代半导体材料，由于其具有直接带隙，因此具有高的辐射复合效率。通过调整掺杂元素和掺杂浓度，可以使其发光波长覆盖紫外到近红外，从而实现RGB全色显示，因此，GaN基材料是制作可见光发光器件的理想材料。良好的欧姆接触特性是实现高效发光器件的重要基础。然而由于p型GaN材料的功函数（7.5eV）比一般金属都要大，没有合适的用于p型GaN欧姆接触的金属；另外，p型GaN材料的高浓度掺杂比较困难，增加了制作GaN材料良好p型欧姆接触的难度。

国内外众多研究小组不断探索降低p型GaN欧姆接触的方法，然而由于上述提到的制作难点， p型GaN材料欧姆接触有待进一步的提高。

发明内容

本发明主要目的在于提供一种提高p型GaN材料欧姆接触性能的方法，此种方法可以有效降低p型电极与p型GaN的接触电阻，在此方法基础上制作的半导体器件，最终可以获得更低的器件工作电压，更高的器件外量子效率和更长的工作寿命。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种提升GaN基发光器件p型欧姆接触性能的方法，其包括如下步骤：

（1）提供蓝宝石为基底的GaN基发光外延片，并对外延片的p型GaN进行激活处理；

（2）对得到的样品进行清洗处理，在p型GaN一侧制作100 nm~300 nm厚度的铟锡氧化物ITO层；

（3）在氮气环境中，对样品进行退火处理，退火温度恒定在450℃~550℃，退火时间1分钟~15分钟；

（4）用酸溶液腐蚀，去除铟锡氧化物ITO；

（5）去除铟锡氧化物ITO后的样品表面进行传统结构的p型GaN欧姆接触工艺，完成p型接触电极的制作。

进一步的，步骤（5）所述传统结构的p型GaN欧姆接触工艺包括制作Ni/Ag基反射电极和Ni/Au基电极。

进一步优选的，步骤（1）具体是：在蓝宝石基底上利用金属有机气相化学沉积方法，依次沉积低温缓冲层、未掺杂的u型GaN层、掺Si的n型GaN层、InGaN/GaN多量子阱有源层、掺Mg的AlGaN层和掺Mg的p型GaN层等GaN基外延层，并在外延生长后进行Mg激活。

进一步优化的，步骤（2）所述铟锡氧化物ITO层采用电子束蒸发制作。

进一步优选的，步骤（4）所述酸溶液为HCl和HNO₃的混合溶液。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：采用本发明的方法，ITO退火后可以使得p型GaN表面的Ga2p的结合能下降，从而降低肖特基接触势垒高度，因此有利于获得更优异的欧姆接触特性。

附图说明

图1是实例中蓝宝石衬底上生长的GaN基外延片结构示意图；

图2是实例中处理前后p型GaN与Ni/Ag/Ni/Au的接触特性对比图；

图3是实例中垂直结构LED截面示意图；

图4是实例中处理前后垂直结构LED器件的IV特性对比图, 其中20mA下电压从处理前的3.23V降低至处理后的3.15V。

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，下面结合附图和实施例，对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不限于此，以下若有未特别详细说明的过程，均是本领域技术人员可参照现有技术实现的。

本实施方式中的一种提高p型GaN材料欧姆接触性能的方法包括如下步骤：

1. 提供蓝宝石为基底的GaN基发光外延层，并对p型GaN进行激活处理；

2. 对样品进行清洗和处理，在p型GaN一侧制作100 nm至300 nm厚度的铟锡氧化物（ITO）层；

3. 在氮气环境中，对样品进行退火处理，退火温度恒定在450℃至550℃之间，退火时间1分钟至15分钟；

4. 用酸溶液腐蚀，去除ITO；

5. 去除ITO后的样品表面进行传统结构的p型GaN欧姆接触工艺，如Ni/Ag基反射电极，Ni/Au基电极等，完成p型接触电极的制作。

以下再以垂直结构LED为例，具体说明实施过程。