[發明專利]一種使用鍵合技術的透明電極發光二極管的制作方法

無效

• 申請號: 200710168129.3
• 申請日: 2007-11-08
• 公開（公告）號: CN101431133A
• 公開（公告）日: 2009-05-13
• 發明（設計）人: 陳祖輝
• 申請（專利權）人: 陳祖輝
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種采用鍵合工藝以后使用透明電極作為接觸電極的發光二極管芯片(LED)的制造方法， 尤其涉及一種使用透明電極作為n型氮化鎵(GaN)接觸電極的藍、綠光發光二極管芯片的制造方法。該 結構通過優化LED工作電流密度分布，使LED芯片產生的光能夠更有效的發射出來，從而提高LED的亮 度，達到增大出光效率的目的。

背景技術

通常藍、綠光發光二極管(LED)的基本結構是在藍寶石襯底上外延生長InGaN/GaN發光外延層，然 后在外延層上制作p、n金屬電極，通過注入電流，使其將電能轉換成光能。圖1所示的是典型的藍、綠 光LED芯片的剖面結構示意圖。芯片主要由三部分組：藍寶石襯底1，發光外延層2，金屬電極3(包含p、 n兩個電極)。p電極是制作在p型GaN層上，為了改善電流注入的均勻性，通常需要在p型GaN層上先沉 積一層透明導電接觸層。負極金屬電極是制作在n型GaN層上，這需要將部分外延層刻蝕，露出n型GaN。 這種將兩個電極制作在同一側的器件結構是為了克服藍寶石襯底不導電的問題。但是這種結構同時也縮小 了芯片表面發光區的面積，降低了芯片的發光效率。此外，因為藍寶石襯底的導熱系數不是很好，藍寶石 襯底作為芯片與外界的散熱通道不利于LED芯片在工作過程中有效散熱，從而影會響芯片工作時的可靠性。

為了解決散熱問題，有一種使用鍵合技術的LED器件方案已經被提出。圖2所示的是采用鍵合 (bonding)技術的藍、綠光LED結構通常形式。圖中4是n型GaN接觸電極；5是表面粗糙化的n型GaN； 6是多量子阱發光層；7是p型GaN；8是p型GaN接觸、反光層；9是金屬焊料；10是導電導熱襯底。 這種器件結構使用導熱性能更好的材料代替導熱性能較差的藍寶石襯底，可以有效的避免由于LED在工 作過程中因為散熱不及時，溫度升高而引起的器件性能下降。良好的器件的散熱能力，可以增大LED工 作時的注入電流，從而提高亮度。

這種器件結構的電極4既是與n型GaN形成歐姆接觸的金屬層，也是焊線的壓焊點，它在光輸出效 率方面存在一個不足之處：電流通過n型GaN接觸電極4注入，表面粗糙化的n型GaN作為電流擴展層， 由于n型GaN本身存在一定的電阻，這樣就導致n型GaN接觸電極下的注入電流密度最大，遠離n型GaN 接觸電極的區域電流密度最小。從發光的情況來看，n型GaN接觸電極下的多量子阱發光最強，遠離電極 的區域，發光減弱。由于電極本身不透光，電極下多量子阱產生的光就被電極擋住，從而影響器件的亮度。

為了克服上述LED結構中存在的問題，本發明提出一種采用透明電極作為n型GaN歐姆接觸層的器 件結構，以提高LED光輸出效率。

發明內容

本發明提出一種LED制造方法，通過采用導電透明薄膜作為n型GaN歐姆接觸電極的器件結構，把n 型GaN歐姆接觸電極和壓焊點分開，以提高LED提高光輸出效率。

為實現以上目的，本發明的技術方案是提供一種提高芯片出光效率的方法，先將氮化鎵外延層和熱沉 基板鍵合，再通過激光剝離技術將生長氮化鎵外延層的藍寶石襯底去掉，使n型GaN表面成為出光面，再 在n型GaN表面生長一層導電的、而且能與n型GaN形成良好歐姆接觸的透明薄膜，然后在此基礎上制作 壓焊點。其特征在于，導電透明薄膜與n型GaN形成的歐姆接觸起傳導電流、透光的作用，金屬壓焊點只 是起機械粘附和焊線的作用。

具體實施方式

以下以涉及鍵合工藝的發光二極管制造過程為例，結合附圖對本發明實施作進一步說明。

1.在導電的硅基板一面蒸鍍一層金錫焊料，厚度在1～5um；另一面蒸鍍背金層，如圖3所示。

2.在以藍寶石為襯底的氮化鎵外延片上做金屬反光、接觸層和金錫焊料，如圖4所示。

3.通過光刻，結合濕法刻蝕和干法刻蝕，在劃片道處將外延層刻透至藍寶石襯底，使藍寶石襯底上的氮 化鎵外延層成為一個個分立的管芯單元，如圖5所示。

4.將1中的硅基版和3中的外延片鍵合在一起，如圖6所示。

5.利用激光剝離，去掉藍寶石襯底，如圖7所示。

6.通過干法或者濕法腐蝕使n型GaN表面變得粗糙，如圖8所示。

7.生長氧化銦錫(ITO)薄膜后利用光刻、腐蝕的方法去掉不需要的ITO，如圖9所示。

8.在ITO薄膜上腐蝕出制作壓焊點的窗口，如圖10所示。

9.用與n型GaN形成高阻、非歐姆接觸的金屬層制作壓焊點，如圖11所示。