【摘要】：硅襯底GaN基發(fā)光二極管(LED)的內(nèi)置n型歐姆接觸在晶圓鍵合時(shí)的高溫過程中常常退化,嚴(yán)重影響LED的工作電壓等器件性能.本文深入研究了內(nèi)置n電極蒸鍍前對(duì)n-GaN表面的等離子體處理工藝對(duì)硅襯底GaN基發(fā)光二極管n型歐姆接觸特性的影響.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,1.1 mm×1.1 mm的LED芯片在350 m A電流下,n-GaN表面未做等離子體處理時(shí),n電極為高反射率Cr/Al的芯片正向電壓為3.43 V,比n電極為Cr的芯片正向電壓高0.28 V.n-GaN表面經(jīng)O2等離子體表面處理后,Cr/Al和Cr電極芯片的正向電壓均有所降低,但Cr/Al電極芯片的正向電壓仍比Cr電極芯片高0.14 V.n-GaN表面經(jīng)Ar等離子體處理后,Cr/Al電極芯片正向電壓降至Cr電極芯片的正向電壓,均為2.92 V.利用X射線光電子能譜對(duì)Ar等離子體處理前后的n-GaN表面進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),Ar等離子體處理增加了n-GaN表面的N空位(施主)濃度,更多的N空位可以提高n型歐姆接觸的熱穩(wěn)定性,緩解晶圓鍵合的高溫過程對(duì)n型歐姆接觸特性的破壞.同時(shí)還發(fā)現(xiàn),經(jīng)過Ar等離子體處理并用HCl清洗后,n-GaN表面的O原子含量略有增加,但其存在形式由以介電材料GaO_x為主轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)電材料GaO_xN_(1-x)和介電材料GaO_x含量相當(dāng)?shù)臓顟B(tài),這會(huì)使得接觸電阻進(jìn)一步降低.上述兩方面的變化均有利于降低LED芯片的正向電壓.
[Abstract]:The built-in n-type ohmic contact of Si substrate GaN-based light-emitting diodes (LED) often degenerates during the high temperature process of wafer bonding, which seriously affects the performance of LED devices such as operating voltage. In this paper, the effect of plasma treatment process on n-GaN surface on n-ohmic contact characteristics of GaN-based light-emitting diodes on Si substrate has been studied. The experimental results show that when the surface of n-GaN is not treated by plasma at 350 Ma current, the forward voltage of the chip with high reflectivity Cr-Al is 3.43 V, which is 0.28 V. n-GaN surface voltage higher than that of Cr with n electrode Cr. The positive voltage of Cr / Al and Cr electrode chips decreased after O _ 2 plasma surface treatment. However, the forward voltage of Cr / Al electrode chip is still 0.14 V. n-GaN higher than that of Cr electrode chip, and the forward voltage of Cr / Al electrode chip decreases to 2.92 V after treatment by ar plasma. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was used to analyze n-GaN surface before and after ar plasma treatment. It was found that ar plasma treatment increased the N vacancy (donor) concentration on n-GaN surface, and increased the thermal stability of n-type ohmic contact. The damage of n-type ohmic contact was alleviated by the high temperature process of wafer bonding. It was also found that the O atom content of n-GaN surface increased slightly after ar plasma treatment and HCl cleaning, but its existing form changed from the dielectric GaOx to the conductive GaOxN1-x and the dielectric GaOx. This will further reduce the contact resistance. The above two changes are helpful to reduce the forward voltage of LED chip.
【作者單位】： 南昌大學(xué) 國家硅基LED工程技術(shù)研究中心;晶能光電(江西)有限公司;中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所
【基金】：國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(批準(zhǔn)號(hào):2015AA03A102) 國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(批準(zhǔn)號(hào):2016YFB0400104) 國家自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號(hào):61534007,61404156,61522407,61604168) 中國科學(xué)院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào):QYZDB-SSW-JSC014);中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所自有資金(批準(zhǔn)號(hào):Y5AAQ51001)資助的課題 江蘇省自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號(hào):BK20160401) 中國博士后基金(批準(zhǔn)號(hào):2016M591944) 發(fā)光學(xué)及應(yīng)用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題(批準(zhǔn)號(hào):SKLA-2016-01) 集成光電子學(xué)國家重點(diǎn)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室開放課題(批準(zhǔn)號(hào):IOSKL2016KF04,IOSKL2016KF07)~~
【分類號(hào)】：TN312.8

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本文編號(hào)：2132086