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　　申请号：201610172206.1
　　申请人：陕西科技大学
　　发明人：王进军

　　摘要：本发明提供一种金刚石热沉GaN基LED制作方法，在蓝宝石衬底上MOCVD生长GaN基LED外延材料，形成蓝宝石/GaN基LED外延材料/Si的三层结构，加热所述蓝宝石/GaN基LED外延材料/Si三层结构去除蓝宝石衬底，将GaN基LED外延材料和金刚石热沉片低温键合、固化得到金刚石/GaN基LED外延材料/Si三层结构；去除所述金刚石/GaN基LED外延材料/Si三层结构中的Si临时支撑材料，ICP刻蚀GaN基LED外延材料，进行器件隔离，制作器件电极；本发明采用高热导率的金刚石做热沉，散热效果优于传统的衬底，键合方法属于低温工作，有效避免了传统的高温键合对材料性能的损伤，制作方法工艺简单、容易实现，重复性好。 　　主权利要求：1.一种金刚石热沉GaN基LED制作方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在蓝宝石衬底(1)上MOCVD生长GaN基LED外延材料；(2)取一块Si(111)的晶片作为Si临时支撑材料(6)，用粘合剂将所述Si临时支撑材料(6)粘到所述GaN基LED外延材料上，形成蓝宝石/GaN基LED外延材料/Si的三层结构；(3)用脉冲激光从蓝宝石一面扫描整个样品；加热所述蓝宝石/GaN基LED外延材料/Si三层结构去除蓝宝石衬底，得到GaN基LED外延材料/Si两层结构；(4)刻蚀、抛光暴露的GaN基LED外延材料，抛光到纳米级表面粗糙度，为晶片键合做准备；同时取一块金刚石热沉片(8)进行抛光；(5)在所述暴露的GaN基LED外延材料和金刚石热沉片(8)表面淀积一薄层键合粘合剂，将两部分紧密接触进行低温键合、固化得到金刚石/GaN基LED外延材料/Si三层结构；(6)去除所述金刚石/GaN基LED外延材料/Si三层结构中的Si临时支撑材料(6)，得到金刚石/GaN基LED外延材料两层结构；(7)ICP刻蚀金刚石/GaN基LED外延材料两层结构，进行器件隔离；(8)制作器件电极。
　　2.根据权利要求1所述的一种金刚石热沉GaN基LED制作方法，其特征在于：所述步骤(1)具体如下：(1.1)清洗蓝宝石衬底(1)，用丙酮、去离子水各超声清洗2分钟；(1.2)将蓝宝石衬底(1)在1000℃的H2气氛下进行烘烤，除去表面吸附杂质；(1.3)以三甲基镓(TMGa)和氨气(NH3)分别作为Ga源和N源，N2和H2作为载气，530℃下采用MOCVD技术在蓝宝石衬底(1)上低温生长50nm本征GaN缓冲层(2)；(1.4)接着以SiH4为n型掺杂剂，三甲基镓(TMGa)和氨气(NH3)作Ga源和N源MOCVD生长n-GaN层(3)，掺杂浓度1×1018cm-3；(1.5)以三甲基镓(TMGa)，三甲基铟(TMIn)和氨气(NH3)分别作为Ga源、In源和N源，N2和H2作为载气MOCVD交替生长GaN/InGaN多量子阱(4)；(1.6)以CP2Mg为p型掺杂剂，三甲基镓(TMGa)和氨气(NH3)作Ga源和N源MOCVD生长p-GaN层(5)，掺杂浓度2×1017cm-3，850℃退火激活杂质。
　　3.根据权利要求2所述的一种金刚石热沉GaN基LED制作方法，其特征在于：所述蓝宝石衬底(1)厚度为500μm，本征GaN缓冲层(2)厚度为50nm,n-GaN层(3)厚度为2μm，10对GaN/InGaN量子阱(4)，p-GaN层5厚度为0.2μm。
　　4.根据权利要求1所述的一种金刚石热沉GaN基LED制作方法，其特征在于：所述步骤(3)中用波长248nm，脉冲宽度38ns的脉冲激光从蓝宝石一面扫描整个样品；加热衬底到Ga的熔点29℃以上去除蓝宝石衬底，得到所述GaN基LED外延材料/Si两层结构。
　　5.根据权利要求2所述的一种金刚石热沉GaN基LED制作方法，其特征在于：所述步骤(5)具体如下：(5.1)用KOH：乙二醇按5:3配置的溶液去除本征GaN缓冲层(2)，漏出n-GaN层(3)；(5.2)刻蚀、抛光所述暴露的n-GaN层(3)，抛光到纳米级表面粗糙度，为晶片键合做准备；(5.3)在所述暴露的n-GaN层(3)表面和金刚石热沉片抛光淀积一薄层键合粘合剂，将两部分紧密接触进行低温键合、固化得到金刚石/GaN基LED外延材料/Si三层结构。
　　6.根据权利要求5所述的一种金刚石热沉GaN基LED制作方法，其特征在于：所述金刚石热沉片为多晶金刚石，厚度0.3mm，粘合剂为苯并环丁烯(BCB)，键合时间30min，键合、固化温度低于150℃。
　　7.根据权利要求1所述的一种金刚石热沉GaN基LED制作方法，其特征在于：所述步骤(7)具体如下：(7.1)清洗金刚石/GaN基LED外延材料两层结构，用三氯化碳、四氯乙烯、丙酮、乙醇、去离子水超声清洗各5分钟，用氮气吹干；(7.2)以SiH4：N2O等于130:65sccm为反应气采用PECVD工艺淀积SiO2掩蔽膜，其厚度2.5μm，淀积温度350℃，功率200W，压强5Pa，时间60min；(7.3)经涂胶、前烘、曝光、显影、去胶、坚膜等工艺环节形成隔离槽光刻图样，曝光功率10mW、时间50s，显影时间45s；(7.4)将HF:NH4F:H2O按1:2:3配置成BOE溶液，采用BOE溶液腐蚀未被光刻胶覆盖的SiO2掩蔽膜形成隔离槽刻蚀窗口，腐蚀时间85s；采用ICP干法刻蚀形成隔离槽，刻蚀气体采用He:Cl2:BCl3＝10:45:15sccm的混合气体，刻蚀时间38min；(7.5)以SiH4：N2O等于130:65sccm为反应气采用PECVD工艺淀积SiO2掩蔽膜，其厚度2.5μm，淀积温度350℃，功率200W，压强5Pa，时间60min；(7.6)经涂胶、前烘、曝光、显影、去胶、坚膜等工艺环节形成n型台面光刻图样，曝光功率10mW、时间50s，显影时间45s；(7.7)将HF:NH4F:H2O按1:2:3配置成BOE溶液，采用BOE溶液腐蚀未被光刻胶覆盖的SiO2掩蔽膜形成n型台面刻蚀窗口，腐蚀时间85s；采用ICP干法刻蚀形成n型台面,刻蚀气体采用He:Cl2:BCl3＝10:45:15sccm的混合气体，刻蚀时间5min。
　　8.根据权利要求7所述的一种金刚石热沉GaN基LED制作方法，其特征在于：所述步骤(8)具体如下：(8.1)经涂胶、前烘、曝光、显影、去胶、坚膜等工艺环节形成光刻阳极电极光刻图样；磁控溅射Ni/Au，厚度分别为50nm/120nm，550℃退火；金属Lift-off剥离形成阳极电极；(8.2)经涂胶、前烘、曝光、显影、去胶、坚膜等工艺环节形成阴极电极光刻图样；磁控溅射Ti/Al/Ti/Au，厚度30nm/250nm/90nm/20nm，850℃退火；金属Lift-off剥离形成阴极电极；(8.3)PECVD淀积Si3N4钝化层；(8.4)电极ICP刻孔；(8.5)磁控溅射Ni/Au，加厚电极；(8.6)划片。