【摘要】 本发明公开了一种金属基片垂直GaN基LED芯片及其制备方法，所述LED芯片由金属基片，AlxGayIn1-x-yN缓冲层，未掺杂AlxGayIn1-x-yN层，n型掺杂AlxGayIn1-x-yN层，InxGa1-xN/GaN多量子阱MQW层，p型掺杂AlxGa1-x-N层，p型掺杂AlxGayIn1-x-yN层，n+重掺杂型AlxGayIn1-x-yN层和氧化铟锡ITO层复合沉积构成，在氧化铟锡ITO层表面还有Ni/Au电极层；所述制备方法的步骤依次包括置料，等离子体清洗，氮化处理，制备缓冲层，制备未掺杂层，制备n型掺杂层，制备多量子阱层，制备p型掺杂层，制备第二p型掺杂层，制备n+重掺杂型层和氧化铟锡层以及电极层；所述芯片具有结构合理、光谱范围广等特点，而所述制备方法具有工艺合理、低温环保、制成品质量好、制备成本低等特点。 【专利类型】发明授权 【申请人】大连理工常州研究院有限公司 【申请人类型】企业 【申请人地址】213164 江苏省常州市武进区常武中路801号 【申请人地区】中国 【申请人城市】常州市 【申请人区县】武进区 【申请号】CN201210247142.9 【申请日】2012-07-17 【申请年份】2012 【公开公告号】CN102738325B 【公开公告日】2014-12-17 【公开公告年份】2014 【授权公告号】CN102738325B 【授权公告日】2014-12-17 【授权公告年份】2014.0 【IPC分类号】H01L33/00; C23C16/00 【发明人】秦福文; 林国强; 刘勤华 【主权项内容】1.一种金属基片垂直GaN 基LED芯片的制备方法，所述金属基片垂直GaN基LED芯片，是在金属基片(1)的一侧表面，由内到外依次有AlxGayIn1-x-yN缓冲层(2)，未掺杂AlxGayIn1-x-yN层(3)，n型掺杂AlxGayIn1-x-yN层(4)，InxGa1-xN/GaN多量子阱MQW层(5)，p型掺杂AlxGa1-xN层(6)，p型掺杂AlxGayIn1-x-yN层(7)，n+重掺杂型AlxGayIn1-x-yN层(8)，氧化铟锡ITO层(9)；在氧化铟锡ITO层(9)的表面有Ni/Au电极层(10)；其加工设备是采用腔耦合型微波等离子体源的电子回旋共振等离子体增强金属有机物化学气相沉积ECR-PEMOCVD设备，以金属基片(1)为化学气相沉积基片，其特征在于，该制备方法依次包括如下步骤：a．置料；将经化学物理法清洗去污干燥预处理的金属基片(1)，布置在所述加工设备的反应室的金属基片料台上；b．对金属基片(1)表面进行等离子体清洗处理；所述等离子清洗处理的策略是：待反应室的本底真空度抽至为1×10-3~1×10-5Pa，且金属基片(1)达到所述等离子体清洗处理温度的设定值后，向所述加工设备的石英杯放电室中通入氮气、氨气和氢气的混合气体，通过微波放电产生以活性氢为主的等离子体，对金属基片(1)表面进行等离子体清洗处理；c．对金属基片(1)表面进行等离子体氮化处理；其等离子体氮化处理的策略是：待金属基片(1)达到所述等离子体氮化处理所需温度后，继续向所述加工设备的石英杯放电室中通入氮气、氨气和氢气的混合气体，通过微波放电产生以活性氮为主的等离子体，对金属基片(1)表面进行等离子体氮化处理，以获得所需的氮化物层，为金属基片(1)表面第一沉积层AlxGayIn1-x-yN缓冲层(2)提供沉积模板，以提高沉积薄膜层与金属基片(1)的结合力；d．制备AlxGayIn1-x-yN缓冲层(2)；其制备策略是，待金属基片(1)达到所述AlxGayIn1-x-yN缓冲层(2)沉积所需温度后，向所述加工设备的石英杯放电室中，通入氮气、氨气和氢气的混合气体，通过微波放电产生等离子体，当在微波放电稳定后，再由设在所述加工设备的石英杯放电室下游的供气环通入所需的气相金属有机物三甲基镓TMGa、三甲基铝TMAl和三甲基铟TMIn，对金属基片(1)表面沉积AlxGayIn1-x-yN缓冲层(2)，直至设定的膜层厚度0.1~0.5μm；e．制备未掺杂AlxGayIn1-x-yN层(3)，其制备策略是，待金属基片(1)达到所述未掺杂AlxGayIn1-x-yN层(3)沉积所需温度后，对AlxGayIn1-x-yN缓冲层(2)表面，沉积未掺杂AlxGayIn1-x-yN层(3)，其放电沉积过程同步骤d，直至设定的膜层厚度0.2~1μm；f．制备n型掺杂AlxGayIn1-x-yN层(4)，其制备策略是，待金属基片(1)达到所述n型掺杂AlxGayIn1-x-yN层(4)沉积所需温度后，对未掺杂AlxGayIn1-x-yN层(3)表面，沉积n型掺杂AlxGayIn1-x-yN层(4)，其放电沉积过程同步骤d，直至设定的厚度0.5~3μm；其掺杂剂为硅烷SiH4，硅掺杂浓度为5×1017~5×1020cm-3；g．制备InxGa1-xN/GaN多量子阱MQW层(5)，其制备策略是，待金属基片(1)达到所述InxGa1-xN/GaN多量子阱MQW层(5)沉积所需温度后，向所述加工设备的石英杯放电室中，通入氮气、氨气和氢气的混合气体，通过微波放电产生等离子体，当微波放电稳定后，再由设在所述加工设备石英杯放电室下游的供气环通入所需的气相金属有机物三乙基镓TEGa、三甲基铝TMAl和三甲基铟TMIn，对n型掺杂AlxGayIn1-x-yN层(4)表面，沉积InxGa1-xN/GaN多量子阱MQW层(5)，直至设定的InxGa1-xN势阱层厚度、GaN势垒层厚度和量子阱个数；h．制备p型掺杂AlxGa1-xN层(6)，其制备策略是，待金属基片(1)达到所述p型掺杂AlxGa1-xN层(6)沉积所需温度后，向所述加工设备的石英杯放电室中，通入氮气、氨气和氢气的混合物，通过微波放电产生等离子体，当微波放电稳定后，再由设在所述加工设备的石英杯放电室下游的供气环通入所需的气相金属有机物三甲基镓TMGa、三甲基铝TMAl和掺杂剂二茂镁Cp2Mg，对InxGa1-xN/GaN多量子阱MQW层(5)表面，沉积p型掺杂AlxGa1-x-N层(6)，直至所述膜层厚度10~70nm；镁掺杂浓度为5×1018~5×1020cm-3；i．制备p型掺杂AlxGayIn1-x-yN层(7)，其制备策略是，待金属基片(1)达到所述p型掺杂AlxGayIn1-x-yN层(7)沉积所需温度后，向所述加工设备的石英杯放电室中，通入氮气、氨气和氢气的混合气体，通过微波放电产生等离子体，当微波放电稳定后，再由设在所述加工设备的石英杯放电室下游的供气环，通入所需的气相金属有机物三甲基镓TMGa、三甲基铝TMAl、三甲基铟TMIn和掺杂剂二茂镁Cp2Mg，对p型掺杂AlxGa1-x-N层(6)表面，沉积p型掺杂AlxGayIn1-x-yN层(7)，直至设定的膜层厚度0.1~0.3μm；镁掺杂浓度为5×1018~5×1020cm-3；j．制备n+重掺杂型AlxGayIn1-x-yN层(8)，其制备策略是，待金属基片(1)达到所述n+重掺杂AlxGayIn1-x-yN层(8)沉积所需温度后，向所述加工设备的石英杯放电室中，通入氮气、氨气和氢气的混合气体，通过微波放电产生等离子体，当微波放电稳定后，再由设在所述加工设备的石英杯放电室下游的供气环，通入所需的三甲基镓TMGa、三甲基铝TMAl、三甲基铟TMIn和掺杂剂硅烷SiH4，对p型掺杂AlxGayIn1-x-yN层(7)表面，沉积n+重掺杂型AlxGayIn1-x-yN层(8)，直至所述膜层厚度2~10nm；硅掺杂浓度为1×1019~5×1020cm-3；k．制备氧化铟锡ITO层(9)；其制备策略是，在制备n+重掺杂型AlxGayIn1-x-yN层(8)以后，关闭各气相金属有机物和硅烷SiH4的供应管路，且所述加工设备的反应室开始降温，在降温过程中维持其它工艺条件不变，当温度降至100~300℃以后，终止微波放电，并有序关闭所述加工设备，然后取出经过步骤a至步骤j加工的半制品，在真空磁控溅射镀膜设备中，在n+重掺型AlxGayIn1-x-yN层(8)表面，溅射镀制氧化铟锡ITO层(9)，其膜层厚度为20~500nm；在氧化铟锡ITO层(9)表面溅射镀制Ni/Au电极层(10)，其Ni和Au的膜层厚度均为2~200nm；在步骤b至步骤j中的金属基片(1)，均通过所述加工设备的直流偏电压源施加-10V至-500V的直流负偏压，所述微波功率均为300~3000W，所述微波放电的气压均为0.1~5Pa，所述金属基片(1)的温度均为室温至800℃，而所述步骤k的制备温度是室温至600℃。 【当前权利人】大连理工高邮研究院有限公司 【当前专利权人地址】江苏省扬州市高邮市城南经济新区中心大道天成大厦8楼 【专利权人类型】有限责任公司 【统一社会信用代码】913204126821619943 【引证次数】4.0 【他引次数】4.0 【家族引证次数】4.0 【家族被引证次数】14

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