专利名称：半导体器件的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体器件的制造方法
背景技术：
荧光灯和白炽灯是现在广泛应用的照明光源，但是它们有很大的缺陷，就是发光的效率太低，找到光转换效率高的新光源来替代这些传统光源，是实现节能减排的重要途径之一。LED是一种新型的光源，其发光的效率很高。半导体照明有节能、安全、寿命长、节能美观、绿色环保、可微型化、色彩丰富等优点，并且耐高温高压，耐酸碱腐蚀，即使在严酷的条件下也能正常工作。实现LED白光照明的途径主要有三种:一是蓝光LED激发黄色荧光粉发白光；二是紫外LED配合红、绿、蓝三色荧光粉发白光；三是由红绿蓝三色LED混合成白光。其中第一种方法是现阶段实现LED照明的最有效手段。以GaN为代表的三族氮化物(AlN、GaN、InN、AlGaInN)由于具有优良的光电特性，因而在蓝光、绿光、紫外发光二极管(LED)及高频、高温大功率电子器件中得到广泛应用。由于缺乏晶格匹配的衬底，三族氮化物都是异质外延在其他材料上，常用的衬底有蓝宝石、碳化硅、硅、砷化镓、氧化锌等，常用的外延方法有金属有机物化学气相沉积(MOCVD)、分子束外延(MBE)和氢化物气相外延(HVPE)等。由于和衬底的晶格失配及热失配很大，即使采用低温GaN缓冲层技术后，外延的氮化物中仍存在大量的缺陷，包括由于晶格失配导致的位错、层错等。GaN基材料中的缺陷影响材料的发光性能，同时降低了发光二极管的可靠性。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供一种半导体器件的制造方法，尤其提供了一种发光二极管的制造方法，该方法可以降低材料的位错密度，同时减少量子限制斯塔克效应的影响。本发明的发光二极管的制造方法包括以下步骤:(I)在蓝宝石衬底I的(0001)方向上生长GaN缓冲层2 ；(2)在GaN缓冲层上蒸镀N型电极3 ;(3)在N型电极3上蒸镀量子阱反射层4 ；(4)在量子阱反射层4上生长一层厚度30 40 μ m的金属层；利用干法刻蚀技术将该金属层制备成周期排列的条状金属层5 ；(5)在周期排列的条状金属层5上外延生长N型GaN层6 ；(6)在N型GaN层6上生长有源层7;(7)在有源层7上生长P型GaN层8;(8)在P型GaN层8上生长P型电极9。其中，步骤(2)中，N型电极3优选为Ag。步骤(3)中，量子阱反射层4优选为逐层形成的Ag、N1、Ti层。其厚度优选为120 150nmo步骤(4)中，金属层优选为Au，条状金属层之间的间隔优选为60 80 μ m。步骤(6)中，有源层7为AlInGaN多量子阱层。步骤(8)中，先用CF4处理P型GaN层8表面，然后在P型GaN层8表面蒸镀Al，形成与P型GaN层8欧姆接触的P型电极。P型电极厚度为在400_500nm。
图1为根据本发明方法制成的发光二极管的结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。本发明的发光二极管的制造方法，包括以下步骤:(一)在蓝宝石衬底I的(0001)方向上生长GaN缓冲层2；(二)在GaN缓冲层上蒸镀N型电极3 ；N型电极3优选为Ag。(三)在N型电极3上蒸镀量子阱反射层4;量子阱反射层4优选为逐层形成的Ag、N1、Ti层。其厚度优选为120 150nm。(四)在量子阱反射层4上生长一层厚度30 40μ m的金属层；利用干法刻蚀技术将该金属层制备成周期排列的条状金属层5 ;金属层优选为Au，条状金属层之间的间隔优选为60 80μπι;(五)在周期排列的条状金属层5上外延生长N型GaN层6；(六)在N型GaN层6上生长有源层7;有源层7为AlInGaN多量子阱层；(七)在有源层7上生长P型GaN层8;(A)在P型GaN层8上生长P型电极9。具体地，用CF4处理P型GaN层8表面，然后在P型GaN层8表面蒸镀Al，形成与P型GaN层8欧姆接触的P型电极。P型电极厚度为在 400-500nm。根据本发明的方法制得的发光二极管的结构如图1所示，依次包括:蓝宝石衬底
1、GaN缓冲层2、N型电极3、反射层4、周期排列的条状金属层5、N型GaN层6、有源层7、P型GaN层8和P型电极9。条状金属层5是厚度为30 40 μ m，横向间隔为60_80 μ m的呈周期性排列的金属
层单元，该金属层单元可有效降低发光二极管的位错密度。量子阱反射层4由逐层蒸镀的Ag、N1、Ti组成，为多量子阱结构，Ag层上下两面分别与Ni层和N型电极3接触。本发明的发光二极管的制造方法与现有技术相比，具有以下有益效果:本发明在外延生长GaN前，先生长量子阱反射层和横向周期排列的条状金属层，再采用侧向外延技术生长GaN外延层，可有效降低外延层的位错密度，减少量子限制斯塔克效应的影响。采用本方法制备的LED的位错密度降低约20 25%。阴极荧光谱增强约20 25%，，电致发光谱强度增强20 25%。条状金属层也可以采用Ag形成，虽然成本稍低，但是其效果不如Au显著。量子阱反射层增强了条状金属层的接触，同时有效抑制了发光损耗。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种发光二极管的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: 步骤(I)、在蓝宝石衬底(I)的(OOOl)方向上生长GaN缓冲层(2)； 步骤(2)、在GaN缓冲层上蒸镀N型电极(3); 步骤(3)、在N型电极(3)上蒸镀量子阱反射层(4); 步骤(4)、在量子阱反射层(4)上生长一层厚度30 40 μ m的金属层； 利用干法刻蚀技术将该金属层制备成周期排列的条状金属层(5)； 步骤(5)、在周期排列的条状金属层(5)上外延生长N型GaN层(6)； 步骤(6)、在N型GaN层(6)上生长有源层(7)； 步骤(7)、在有源层(7)上生长P型GaN层(8)； 步骤(8)、在P型GaN层(8)上生长P型电极(9)。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，N型电极(3)为Ag。
3.按权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，量子阱反射层(4)为逐层形成的Ag、N1、Ti层。其厚度为120 150nm。
4.按权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，金属层为Au，条状金属层之间的间隔为60 80μπι。
5.按权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(6)中，有源层(7)为AlInGaN多量子阱层。
6.按权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(8)中，先用CF4处理P型GaN层(8)表面，然后在P型GaN层(8)表面蒸镀Al，形成与P型GaN层(8)欧姆接触的P型电极。
7.按权利要求6所述的方法，其特征在于，所述P型电极厚度为在400-500nm。
全文摘要
本发明提供了一种发光二极管的制造方法，包括在蓝宝石衬底1的(0001)方向上生长GaN缓冲层；在GaN缓冲层上蒸镀N型电极；在N型电极3上蒸镀量子阱反射层；在量子阱反射层上生长一层厚度30～40μm的金属层；利用干法刻蚀技术将该金属层制备成周期排列的条状金属层；在周期排列的条状金属层上外延生长N型GaN层；在N型GaN层上生长有源层；在有源层上生长P型GaN层；在P型GaN层上生长P型电极。该方法可以降低材料的位错密度，同时减少量子限制斯塔克效应的影响。
文档编号H01L33/00GK103094426SQ20121043735
公开日2013年5月8日 申请日期2012年11月5日 优先权日2012年11月5日
发明者虞浩辉, 周宇杭 申请人:江苏威纳德照明科技有限公司