[发明专利]具有p-GaN层纳米碗状表面粗化的GaN基LED芯片的制作方法

摘要

具有p-GaN层纳米碗状表面粗化的GaN基LED芯片的制作方法，涉及光电器件生产技术领域。先在GaN外延片的P-GaN层的表面蒸镀刻蚀用掩膜氯化铯薄膜层；向蒸发台腔室中充入水汽，形成多个氯化铯纳米岛，再在具有氯化铯纳米岛上沉积二氧化硅层；将外延片放入去离子水中浸泡或超声处理，形成二氧化硅纳米碗层，再将二氧化硅纳米碗层作为刻蚀掩膜，刻蚀结束后，将GaN外延片上的残留二氧化硅纳米碗层去除干净；将GaN外延片的一侧的进行ICP刻蚀，形成台面，在GaN外延片的上表面蒸镀ITO薄膜，等。经表面粗化后的GaN-LED比常规GaN-LED的光功率提高了35%以上。

主权项

具有p‑GaN层纳米碗状表面粗化的GaN基LED芯片的制作方法，包括采用金属有机化学气相沉积的方法，在半导体衬底上依次生长低温GaN缓冲层、不掺杂GaN层、N‑GaN层、多量子阱发光层和P‑GaN层，形成GaN外延片，其中所述半导体衬底为蓝宝石、硅、碳化硅或金属；还包括将GaN外延片的一侧进行ICP刻蚀，去除一侧的P‑GaN、量子阱以及部分N‑GaN层，形成台面；在GaN外延片的上表面使用电子束蒸发的方法蒸镀ITO薄膜；在P‑GaN层、ITO层和N‑GaN层上选用负型光刻胶L‑300光刻P、N电极，采用电子束蒸发法依次蒸镀金属Cr层、金属Pt层和金属Au层，剥离后形成P电极和N电极；将半导体衬底减薄后，划裂成单独芯片；其特征在于还包括以下步骤：1）在进行ICP刻蚀前，于GaN外延片的P‑GaN层的表面蒸镀厚度为100～800nm的刻蚀用掩膜氯化铯薄膜层；2）向蒸发台腔室中充入水汽，使P‑GaN层表面的氯化铯吸收水分逐渐长大形成多个氯化铯纳米岛，各氯化铯纳米岛与相邻的氯化铯纳米岛之间的间隙的占空比为1：1；3）在具有氯化铯纳米岛的P‑GaN层表面采用PECVD法淀积厚度为0.5～1um的二氧化硅层；4）将覆盖有氯化铯纳米岛和二氧化硅层的外延片放入去离子水中浸泡或超声处理，将氯化铯纳米岛去除，形成二氧化硅纳米碗层，所述二氧化硅纳米碗层为由相连的多个背面分别朝向P‑GaN层的碗形二氧化硅纳米材料组成；5）将二氧化硅纳米碗层作为刻蚀掩膜，对GaN外延片进行ICP刻蚀；刻蚀时同时使用Cl2、BCl3和Ar2三种气体作为刻蚀气体，其中Cl2流量为30～100sccm，BCl3流量为5～20sccm，Ar2流量为5～25sccm；刻蚀功率为300～700W；射频功率为50～200W；刻蚀时间为3～15min；刻蚀结束后，采用BOE溶液将GaN外延片上的残留二氧化硅纳米碗层去除干净；然后进行ICP刻蚀。