一种改善P型氮化镓薄膜电学特性的方法

摘要

一种改善P型氮化镓薄膜电学特性的方法，涉及发光二极管。在p-GaN上制作ITO薄膜；用等离子体轰击ITO薄膜；利用缓冲氧化刻蚀剂除去表面因感应耦合等离子体轰击产生的氧化物。通过在传统结构的LED外延层P-GaN薄膜上方沉积一层氧化铟锡，再通过感应耦合等离子体等轰击ITO薄膜，使得轰击后的p-GaN薄膜空穴浓度得到提高，降低电阻率，从而改善了薄膜的电学特性。从根本上避免了传统的提高p-GaN薄膜空穴浓度、降低薄膜电阻率的方法，即高温退火对InGaN多量子阱的结构和光学特性产生的影响，而且工艺步骤简单。

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管，尤其是涉及一种改善P型氮化镓薄膜电学特性的方法。

背景技术

GaN材料属于第三代半导体材料，具有宽的直接带隙以及优异的物理和化学性质，是制 作发光器件和光伏器件的理想材料。在信息显示领域，GaN基高亮度蓝、绿发光二极管可以 用于户外大屏幕全色显示以及交通信号灯等方面；在照明领域，GaN基白光LED可以用于背 光源、路灯和景观照明以及通用照明等。虽然GaN基器件在近年来取得了相当大的进展，但 是其研究工作远还没有成熟和完善，存在许多问题。而GaN材料的p型掺杂问题成为了限制 GaN基材料及器件发展的主要原因之一。有两方面的原因阻碍低阻的p-GaN欧姆接触：一方面 是难以生长高空穴浓度的p-GaN材料(p型浓度>10¹⁸cm³)；另一方面是缺乏合适的接触金属 材料，p-GaN材料的功函数很(7.5eV)，而功函数最大的金属Pt也只有5.65eV。目前，金属 有机化合物化学气相沉积技术(metal organic chemical vapor deposition，MOCVD)是制作 GaN光电器件的主要方法，其中生长p-GaN时，受主Mg原子在生长过程中被H原子严重钝化， 使得生长之后的GaN薄膜具有较高的电阻率。

目前，提高p-GaN空穴浓度、降低薄膜电阻率的方法主要就是O₂或N₂退火，利用高温 激活Mg受主，从而提高空穴浓度。但是，高温退火存在一些缺点：比如退火时产生的晶格 应力严重影响InGaN多量子阱的结构和光学特性；在较高的温度下退火时，将在GaN层产生 压应力，影响p-GaN的电学特性。

发明内容

本发明的目的在于提供工艺简便，可提高p-GaN空穴浓度，可降低Mg受主的激活能， 降低薄膜电阻率，可避免高温退火产生对p-GaN电学特性、InGaN量子阱结构和光学特性的 影响的一种改善P型氮化镓薄膜电学特性的方法。

本发明包括以下步骤：

1)在p-GaN上制作ITO薄膜；

2)用等离子体(ICP)轰击ITO薄膜；

3)利用缓冲氧化刻蚀剂除去表面因感应耦合等离子体(ICP)轰击产生的氧化物。

在步骤1)中，所述在p-GaN上制作ITO薄膜的方法包括溅射、沉积等方法。

在步骤2)中，所述用等离子体(ICP)轰击ITO薄膜可采用感应耦合等离子体(ICP)、 反应离子刻蚀(RIE)、电子回旋共振(ECR)等方法轰击ITO薄膜；采用感应耦合等离子体 (ICP)轰击ITO薄膜时，可在感应耦合等离子体(ICP)刻蚀设备中采用Cl₂/He气体对ITO 进薄膜行轰击。

在步骤3)中，所述缓冲氧化刻蚀剂可采用BOE溶液或质量百分浓度为37％的HCl溶 液等。

本发明通过在传统结构的LED外延层P-GaN薄膜上方沉积一层氧化铟锡(Indium Tin  Oxide)，再通过感应耦合等离子体(Inductive Coupled Plasma)等轰击ITO薄膜，使得轰击后 的p-GaN薄膜空穴浓度得到提高，降低电阻率，从而改善了薄膜的电学特性。本发明从根本 上避免了传统的提高p-GaN薄膜空穴浓度、降低薄膜电阻率的方法，即高温退火对InGaN多 量子阱的结构和光学特性产生的影响，而且工艺步骤简单，同时也为制作性能优异的LED器 件打下了良好的基础。

附图说明

图1为本发明所需的传统蓝光LED外延结构图。从下往上的结构分别为：1(蓝宝石衬 底层)，2(缓冲层)，3(未掺杂GaN层)，4(n型GaN层)，5(InGaN多量子阱有源层)，6 (p-GaN层)。

图2为本发明的在p-GaN层上利用电子束蒸发ITO薄膜示意图。

图3为本发明的利用感应耦合等离子体(ICP)轰击ITO薄膜示意图。

具体实施方式

以下实施例将结合附图对本发明作进一步说明。

1、如图1所示在清洗干净的传统结构蓝光LED外延层p-GaN膜层6上通过电子束蒸发 技术沉积一层厚约120nm的ITO薄膜7(如图2所示)。

2、如图3所示，感应耦合等离子体(ICP)8轰击ITO薄膜7，ICP的轰击条件设置具 体为：ICP功率300W，Rf功率为160W，Cl₂、He的流量比为20sccm∶2sccm，气压为1Pa， 偏压为-150V，轰击时间为55s。

3、将感应耦合等离子体(ICP)轰击完毕的样品放入缓冲氧化刻蚀剂BOE溶液中浸泡3 min，除去表面因ICP轰击产生的氧化物。