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1、(10)申请公布号 CN 102623606 A (43)申请公布日 2012.08.01 C N 1 0 2 6 2 3 6 0 6 A *CN102623606A* (21)申请号 201210093368.8 (22)申请日 2012.03.31 H01L 33/42(2010.01) (71)申请人中国科学院半导体研究所 地址 100083 北京市海淀区清华东路甲35 号 (72)发明人孙波 赵丽霞 伊晓燕 刘志强 魏学成 王国宏 (74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任 公司 11021 代理人汤保平 (54) 发明名称 银纳米线透明电极氮化镓基发光二极管及其 制作方法 (57)。
2、 摘要 一种银纳米线透明电极氮化镓基发光二极 管，其中包括：一衬底；一外延层，制作在衬底上 面，该外延层为台阶状，其的一侧形成有一台面， 该外延层用以受激，发光，电注入；一纳米薄膜， 生长在外延层上，用于做电流扩展层；一二氧化 硅层，制作在外延层和纳米薄膜靠近台面的一端， 并覆盖部分纳米薄膜的上表面；一P电极，制作在 纳米薄膜上；一n电极，制作在外延层上的台面 上。该方法具有工艺简单，操作方便，高效率等特 点，同时还能够代替现有的ITO(氧化铟锡)作为 LED新型的透明电极。本发明不但可以降低成本， 同时还能实现大面积，工业化生产。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 附图2页。
3、 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 1/1页 2 1.一种银纳米线透明电极氮化镓基发光二极管，其中包括： 一衬底； 一外延层，制作在衬底上面，该外延层为台阶状，其的一侧形成有一台面，该外延层用 以受激，发光，电注入； 一纳米薄膜，生长在外延层上，用于做电流扩展层； 一二氧化硅层，制作在外延层和纳米薄膜靠近台面的一端，并覆盖部分纳米薄膜的上 表面； 一P电极，制作在纳米薄膜上； 一n电极，制作在外延层上的台面上。 2.如权利要求1所述的银纳米线透明电极氮化镓基大功率发光二极管，其中衬底的材 料为硅、蓝宝石或氮化镓，其表面。
4、是平面或微图形PSS，或者纳米图形。 3.如权利要求1所述的银纳米线透明电极氮化镓基大功率发光二极管，其中外延层包 括依次生长的材料为N型氮化镓层、多量子阱发光区和P型氮化镓层。 4.如权利要求1所述的银纳米线透明电极氮化镓基大功率发光二极管，其中纳米薄膜 为银纳米线透明导电薄膜。 5.一种银纳米线透明电极氮化镓基大功率发光二极管的制备方法，包括以下步骤： 1)、首先在衬底上依次外延生长外延层和纳米薄膜； 2)、掩模刻蚀掉衬底上一侧的部分外延生长外延层和纳米薄膜，形成台面，刻蚀深度到 达外延生长外延层内； 3)、在刻蚀后的外延层11和纳米薄膜上生长二氧化硅层； 4)、掩模刻蚀掉纳米薄膜上的部分。
5、二氧化硅层和台面上的部分二氧化硅层，保留外延 层和纳米薄膜靠近台面一端的二氧化硅层； 5)、在纳米薄膜上制作P电极； 6)、在台面上制作n电极； 7)、进行气体保护下的退火处理，以改善发光二极管的电性能，完成发光二极管的制 作。 6.如权利要求5所述的银纳米线透明电极氮化镓基大功率发光二极管的制作方法，其 中衬底的材料为硅、蓝宝石或氮化镓，其表面是平面或微图形PSS，或者纳米图形。 7.如权利要求5所述的银纳米线透明电极氮化镓基大功率发光二极管的制作方法，其 中外延层包括依次生长的材料为N型氮化镓层、多量子阱发光区和P型氮化镓层。 8.如权利要求5所述的银纳米线透明电极氮化镓基大功率发光二极管。
6、的制作方法，其 中纳米薄膜为银纳米线透明导电薄膜。 权 利 要 求 书CN 102623606 A 1/3页 3 银纳米线透明电极氮化镓基发光二极管及其制作方法 技术领域 0001 本发明属于半导体照明技术领域，特别是指一种银纳米线透明电极氮化镓基发光 二极管及其制作方法。 背景技术 0002 氮化镓材料是第三代半导体材料，禁带宽度为3.4ev，由于它的性质稳定，又是 波长位于蓝紫光的直接带隙发光材料，因此是制造蓝紫光发光二极管(LED)，高迁移率晶 体管的材料，国家半导体照明把氮化镓材料列为中心。由于P-GaN材料的掺杂浓度只有 10 18 -10 19 cm -3 ，P-GaN的欧姆接触通。
7、常ITO(氧化铟锡)作为透明导电层，来弥补p-GaN掺杂 浓度的不足引起的电流扩展的不足。但是ITO(氧化铟锡)本身含有的是稀有金属铟，而铟 在地球上的含量是有限的，和不可再生的。所以开发一种新型的透明电极，节约稀有金属有 非常有现实意义的。银纳米线透明电极，来作为发光二极管P型氮化镓的电流扩展层正是 满足这一要求。 发明内容 0003 本发明的目的在于，基于一种银纳米线透明电极氮化镓基发光二极管及其制作方 法。该方法具有工艺简单，操作方便，高效率等特点，同时还能够代替现有的ITO(氧化铟 锡)作为LED新型的透明电极。本发明不但可以降低成本，同时还能实现大面积，工业化生 产。 0004 本发。
8、明提供一种银纳米线透明电极氮化镓基发光二极管，其中包括： 0005 一衬底； 0006 一外延层，制作在衬底上面，该外延层为台阶状，其的一侧形成有一台面，该外延 层用以受激，发光，电注入； 0007 一纳米薄膜，生长在外延层上，用于做电流扩展层； 0008 一二氧化硅层，制作在外延层和纳米薄膜靠近台面的一端，并覆盖部分纳米薄膜 的上表面； 0009 一P电极，制作在纳米薄膜上； 0010 一n电极，制作在外延层上的台面上。 0011 其中衬底的材料为硅、蓝宝石或氮化镓，其表面是平面或微图形PSS，或者纳米图 形。 0012 其中外延层包括依次生长的材料为N型氮化镓层、多量子阱发光区和P型氮化镓。
9、 层。 0013 其中纳米薄膜为银纳米线透明导电薄膜。 0014 本发明还提供一种银纳米线透明电极氮化镓基大功率发光二极管的制备方法，包 括以下步骤： 0015 1)、首先在衬底上依次外延生长外延层和纳米薄膜； 说 明 书CN 102623606 A 2/3页 4 0016 2)、掩模刻蚀掉衬底上一侧的部分外延生长外延层和纳米薄膜，形成台面，刻蚀深 度到达外延生长外延层内； 0017 3)、在刻蚀后的外延层11和纳米薄膜上生长二氧化硅层； 0018 4)、掩模刻蚀掉纳米薄膜上的部分二氧化硅层和台面上的部分二氧化硅层，保留 外延层和纳米薄膜靠近台面一端的二氧化硅层； 0019 5)、在纳米薄膜上。
10、制作P电极； 0020 6)、在台面上制作n电极； 0021 7)、进行气体保护下的退火处理，以改善发光二极管的电性能，完成发光二极管的 制作。 0022 其中衬底的材料为硅、蓝宝石或氮化镓，其表面是平面或微图形PSS，或者纳米图 形。 0023 其中外延层包括依次生长的材料为N型氮化镓层、多量子阱发光区和P型氮化镓 层。 0024 其中纳米薄膜为银纳米线透明导电薄膜。 附图说明 0025 为使审查员能进一步了解本发明的结构、特征及其目的，以下结合附图及较佳具 体实施例的详细说明如后，其中： 0026 图1-5是本发明的工艺流程图。 具体实施方式 0027 请参阅图5所示，本发明提供一种银纳米。
11、线透明电极氮化镓基发光二极管，其中 包括： 0028 一衬底10，该衬底10的材料为硅、蓝宝石或氮化镓，其表面是平面或微图形PSS， 或者纳米图形； 0029 一外延层11，制作在衬底10上面，该外延层11为台阶状，其的一侧形成有一台面 121，该外延层11用以受激，发光，电注入，其中外延层11包括依次生长的材料为N型氮化 镓层、多量子阱发光区和P型氮化镓层； 0030 一纳米薄膜12，生长在外延层11上，用于做电流扩展层，其中纳米薄膜12为银纳 米线透明导电薄膜；银纳米线能够实现95以上的光透过率，同时金属银与P-GaN结构的 功函数匹配较好，能够实现较低的接触电阻(350mA，开启电压在3。
12、.2V左右)。这一性能参 数大大超过而目前研究阶段的ZnO透明电极，石墨烯透明电极的性能。 0031 同时这与现在商用的ITO(氧化铟锡)透明电极的性能相当，但是银纳米线透明电 极的制作工艺不需要稀土金属，符合现在国家倡导的节能环保，节约资源，尤其是稀有的珍 贵资源的主题。 0032 一二氧化硅层13，制作在外延层11和纳米薄膜12靠近台面121的一端，并覆盖 部分纳米薄膜12的上表面，二氧化硅层13的作用是用来保护多量子阱发光区，被刻蚀的 P-GaN和N-GaN，防止电注入时引起的短路。 0033 一P电极14，制作在纳米薄膜12上，p电极14为cr/Pt/Au。 说 明 书CN 10262。
13、3606 A 3/3页 5 0034 一n电极15，制作在衬底10上的台面121上，n电极15为Al/Ti/Au。 0035 请参阅图1-图5所示，本发明还提供一种银纳米线透明电极氮化镓基大功率发光 二极管的制备方法，包括以下步骤： 0036 1)、首先在衬底10上依次外延生长外延层11(参阅图1)和纳米薄膜12(参阅图 2)，其中衬底10的材料为硅、蓝宝石或氮化镓，其表面是平面或微图形PSS，或者纳米图形。 0037 2)、掩模刻蚀掉衬底10上一侧的部分外延生长外延层11和纳米薄膜12(参阅图 3)形成台面121，刻蚀深度到达外延生长外延层11内，形成台面121，其中外延层11包括依 次生长。
14、的材料为N型氮化镓层、多量子阱发光区和P型氮化镓层，其中纳米薄膜12为银纳 米线透明导电薄膜； 0038 3)、在刻蚀后的外延层11和纳米薄膜12上生长二氧化硅层(参阅图4)； 0039 4)、掩模刻蚀掉纳米薄膜12上的部分二氧化硅层和台面121上的部分二氧化硅层 13(参阅图5)，保留外延层11和纳米薄膜12一端的二氧化硅层13； 0040 5)、在纳米薄膜12上制作p电极14(参阅图4)，p电极14为cr/Pt/Au。 0041 6)、在台面121上制作n电极15(参阅图4)，n电极15为Al/Ti/Au。 0042 7)、进行气体保护下的退火处理，以改善发光二极管的电性能，完成发光二极管的 制作，气体保护下的退火是至关重要的，它的目的是实现银纳米线透明电极同P-GaN的欧 姆接触。退火的时间，温度和特殊的气氛保护是实现低欧姆接触电阻的关键所在。 0043 以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任 何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变换或替换，都应涵盖在 本发明的包含范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。 说 明 书CN 102623606 A 1/2页 6 图1 图2 图3 图4 说 明 书 附 图CN 102623606 A 2/2页 7 图5 说 明 书 附 图CN 102623606 A 。