申請?zhí)枺?01610172206.1
　　申請人：陜西科技大學
　　發(fā)明人：王進軍

　　摘要：本發(fā)明提供一種金剛石熱沉GaN基LED制作方法，在藍寶石襯底上MOCVD生長GaN基LED外延材料，形成藍寶石/GaN基LED外延材料/Si的三層結(jié)構(gòu)，加熱所述藍寶石/GaN基LED外延材料/Si三層結(jié)構(gòu)去除藍寶石襯底，將GaN基LED外延材料和金剛石熱沉片低溫鍵合、固化得到金剛石/GaN基LED外延材料/Si三層結(jié)構(gòu)；去除所述金剛石/GaN基LED外延材料/Si三層結(jié)構(gòu)中的Si臨時支撐材料，ICP刻蝕GaN基LED外延材料，進行器件隔離，制作器件電極；本發(fā)明采用高熱導率的金剛石做熱沉，散熱效果優(yōu)于傳統(tǒng)的襯底，鍵合方法屬于低溫工作，有效避免了傳統(tǒng)的高溫鍵合對材料性能的損傷，制作方法工藝簡單、容易實現(xiàn)，重復性好。 　　主權(quán)利要求：1.一種金剛石熱沉GaN基LED制作方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)在藍寶石襯底(1)上MOCVD生長GaN基LED外延材料；(2)取一塊Si(111)的晶片作為Si臨時支撐材料(6)，用粘合劑將所述Si臨時支撐材料(6)粘到所述GaN基LED外延材料上，形成藍寶石/GaN基LED外延材料/Si的三層結(jié)構(gòu)；(3)用脈沖激光從藍寶石一面掃描整個樣品；加熱所述藍寶石/GaN基LED外延材料/Si三層結(jié)構(gòu)去除藍寶石襯底，得到GaN基LED外延材料/Si兩層結(jié)構(gòu)；(4)刻蝕、拋光暴露的GaN基LED外延材料，拋光到納米級表面粗糙度，為晶片鍵合做準備；同時取一塊金剛石熱沉片(8)進行拋光；(5)在所述暴露的GaN基LED外延材料和金剛石熱沉片(8)表面淀積一薄層鍵合粘合劑，將兩部分緊密接觸進行低溫鍵合、固化得到金剛石/GaN基LED外延材料/Si三層結(jié)構(gòu)；(6)去除所述金剛石/GaN基LED外延材料/Si三層結(jié)構(gòu)中的Si臨時支撐材料(6)，得到金剛石/GaN基LED外延材料兩層結(jié)構(gòu)；(7)ICP刻蝕金剛石/GaN基LED外延材料兩層結(jié)構(gòu)，進行器件隔離；(8)制作器件電極。
　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金剛石熱沉GaN基LED制作方法，其特征在于：所述步驟(1)具體如下：(1.1)清洗藍寶石襯底(1)，用丙酮、去離子水各超聲清洗2分鐘；(1.2)將藍寶石襯底(1)在1000℃的H2氣氛下進行烘烤，除去表面吸附雜質(zhì)；(1.3)以三甲基鎵(TMGa)和氨氣(NH3)分別作為Ga源和N源，N2和H2作為載氣，530℃下采用MOCVD技術(shù)在藍寶石襯底(1)上低溫生長50nm本征GaN緩沖層(2)；(1.4)接著以SiH4為n型摻雜劑，三甲基鎵(TMGa)和氨氣(NH3)作Ga源和N源MOCVD生長n-GaN層(3)，摻雜濃度1×1018cm-3；(1.5)以三甲基鎵(TMGa)，三甲基銦(TMIn)和氨氣(NH3)分別作為Ga源、In源和N源，N2和H2作為載氣MOCVD交替生長GaN/InGaN多量子阱(4)；(1.6)以CP2Mg為p型摻雜劑，三甲基鎵(TMGa)和氨氣(NH3)作Ga源和N源MOCVD生長p-GaN層(5)，摻雜濃度2×1017cm-3，850℃退火激活雜質(zhì)。
　　3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種金剛石熱沉GaN基LED制作方法，其特征在于：所述藍寶石襯底(1)厚度為500μm，本征GaN緩沖層(2)厚度為50nm,n-GaN層(3)厚度為2μm，10對GaN/InGaN量子阱(4)，p-GaN層5厚度為0.2μm。
　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金剛石熱沉GaN基LED制作方法，其特征在于：所述步驟(3)中用波長248nm，脈沖寬度38ns的脈沖激光從藍寶石一面掃描整個樣品；加熱襯底到Ga的熔點29℃以上去除藍寶石襯底，得到所述GaN基LED外延材料/Si兩層結(jié)構(gòu)。
　　5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種金剛石熱沉GaN基LED制作方法，其特征在于：所述步驟(5)具體如下：(5.1)用KOH：乙二醇按5:3配置的溶液去除本征GaN緩沖層(2)，漏出n-GaN層(3)；(5.2)刻蝕、拋光所述暴露的n-GaN層(3)，拋光到納米級表面粗糙度，為晶片鍵合做準備；(5.3)在所述暴露的n-GaN層(3)表面和金剛石熱沉片拋光淀積一薄層鍵合粘合劑，將兩部分緊密接觸進行低溫鍵合、固化得到金剛石/GaN基LED外延材料/Si三層結(jié)構(gòu)。
　　6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種金剛石熱沉GaN基LED制作方法，其特征在于：所述金剛石熱沉片為多晶金剛石，厚度0.3mm，粘合劑為苯并環(huán)丁烯(BCB)，鍵合時間30min，鍵合、固化溫度低于150℃。
　　7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金剛石熱沉GaN基LED制作方法，其特征在于：所述步驟(7)具體如下：(7.1)清洗金剛石/GaN基LED外延材料兩層結(jié)構(gòu)，用三氯化碳、四氯乙烯、丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗各5分鐘，用氮氣吹干；(7.2)以SiH4：N2O等于130:65sccm為反應氣采用PECVD工藝淀積SiO2掩蔽膜，其厚度2.5μm，淀積溫度350℃，功率200W，壓強5Pa，時間60min；(7.3)經(jīng)涂膠、前烘、曝光、顯影、去膠、堅膜等工藝環(huán)節(jié)形成隔離槽光刻圖樣，曝光功率10mW、時間50s，顯影時間45s；(7.4)將HF:NH4F:H2O按1:2:3配置成BOE溶液，采用BOE溶液腐蝕未被光刻膠覆蓋的SiO2掩蔽膜形成隔離槽刻蝕窗口，腐蝕時間85s；采用ICP干法刻蝕形成隔離槽，刻蝕氣體采用He:Cl2:BCl3＝10:45:15sccm的混合氣體，刻蝕時間38min；(7.5)以SiH4：N2O等于130:65sccm為反應氣采用PECVD工藝淀積SiO2掩蔽膜，其厚度2.5μm，淀積溫度350℃，功率200W，壓強5Pa，時間60min；(7.6)經(jīng)涂膠、前烘、曝光、顯影、去膠、堅膜等工藝環(huán)節(jié)形成n型臺面光刻圖樣，曝光功率10mW、時間50s，顯影時間45s；(7.7)將HF:NH4F:H2O按1:2:3配置成BOE溶液，采用BOE溶液腐蝕未被光刻膠覆蓋的SiO2掩蔽膜形成n型臺面刻蝕窗口，腐蝕時間85s；采用ICP干法刻蝕形成n型臺面,刻蝕氣體采用He:Cl2:BCl3＝10:45:15sccm的混合氣體，刻蝕時間5min。
　　8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種金剛石熱沉GaN基LED制作方法，其特征在于：所述步驟(8)具體如下：(8.1)經(jīng)涂膠、前烘、曝光、顯影、去膠、堅膜等工藝環(huán)節(jié)形成光刻陽極電極光刻圖樣；磁控濺射Ni/Au，厚度分別為50nm/120nm，550℃退火；金屬Lift-off剝離形成陽極電極；(8.2)經(jīng)涂膠、前烘、曝光、顯影、去膠、堅膜等工藝環(huán)節(jié)形成陰極電極光刻圖樣；磁控濺射Ti/Al/Ti/Au，厚度30nm/250nm/90nm/20nm，850℃退火；金屬Lift-off剝離形成陰極電極；(8.3)PECVD淀積Si3N4鈍化層；(8.4)電極ICP刻孔；(8.5)磁控濺射Ni/Au，加厚電極；(8.6)劃片。