[發(fā)明專利]一種采用多層介質(zhì)膜反射的垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管制作方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110379687.0
• 申請(qǐng)日: 2011-11-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103137793A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭德博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同方光電科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L33/00
• 分類(lèi)號(hào): H01L33/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電器件，特別是采用多層介質(zhì)膜反射的垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管制作方法。?

背景技術(shù)

發(fā)光二極管由于具有低能耗、長(zhǎng)壽命、重量輕、體積小等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣闊，目前發(fā)光二極管在汽車(chē)內(nèi)外燈光、顯示器背光、室外景觀照明，便攜式系統(tǒng)閃光燈、投影儀光源、廣告燈箱、電筒、交通燈等都有廣泛應(yīng)用。由于藍(lán)寶石襯底價(jià)格低以及技術(shù)相對(duì)成熟，目前GaN基外延生長(zhǎng)多數(shù)還是以藍(lán)寶石襯底為生長(zhǎng)襯底。然而由于藍(lán)寶石不導(dǎo)電，所以GaN基發(fā)光二極管多數(shù)采用電極在同一側(cè)的橫向結(jié)構(gòu)。對(duì)于這種橫向結(jié)構(gòu)有以下幾個(gè)方面的缺點(diǎn)，首先由于p、n電極在發(fā)光二極管的同一側(cè)，電流在n-GaN層中橫向流動(dòng)不等距，存在電流擁堵現(xiàn)象，導(dǎo)致局部發(fā)熱量高，從而可靠性受到影響；其次，橫向結(jié)構(gòu)需要刻蝕臺(tái)面，犧牲了有源區(qū)的面積；第三，由于藍(lán)寶石襯底的導(dǎo)熱性差(35W/(m·K))，還限制了GaN基發(fā)光器件的散熱。為了克服以上問(wèn)題，GaN基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。?

現(xiàn)有技術(shù)中，垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管首先通過(guò)鍵合或電鍍的方法將轉(zhuǎn)移襯底(高熱導(dǎo)率、高熱導(dǎo)率襯底)與GaN基外延片粘合在一起，然后通過(guò)準(zhǔn)分子激光剝離的方法去除原先的藍(lán)寶石襯底，最后經(jīng)過(guò)切割分離形成垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管。對(duì)于垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管，在p型GaN表面制作具有高反射率、低比接觸電阻率的歐姆接觸層是影響其光提取效率的重要環(huán)節(jié)。當(dāng)前，制作GaN基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管，p型歐姆接觸多采用具有高反射率的金屬，比如Ag，但是眾所周知Ag的粘附性較差，所以在鍍Ag之前必須預(yù)鍍一層粘附層，然而由于粘附層的引入，勢(shì)必會(huì)降低反射率，另一方面，隨著溫度的升高金屬擴(kuò)散加劇，金屬擴(kuò)散后勢(shì)必也會(huì)影響反射率，從而影響發(fā)光二極管的光提取效率。?

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種采用多層介質(zhì)膜反射的垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管制作方法。它采用多層介質(zhì)膜進(jìn)一步提高垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管p型GaN歐姆接觸層的反射率，從而有效提高GaN基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管的光提取效率。?

為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案以如下方式實(shí)現(xiàn)：?

一種采用多層介質(zhì)膜反射的垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管制作方法，它包括步驟：

①在藍(lán)寶石襯底上外延生長(zhǎng)GaN基外延層，GaN基外延層從下至上依次包括n型GaN基半導(dǎo)體層、活性層和p型GaN半導(dǎo)體層；

②在p型GaN基半導(dǎo)體層上沉積多層介質(zhì)膜，去除部分區(qū)域的多層介質(zhì)膜，露出p型GaN半導(dǎo)體層表面；

③在多層介質(zhì)膜及暴露的p型GaN半導(dǎo)體層上表面沉積具有高反射率的歐姆接觸金屬層；

④在歐姆接觸金屬層上表面沉積電鍍種子層；

⑤在電鍍種子層上表面通過(guò)電鍍的方式形成金屬襯底；

⑥將藍(lán)寶石襯底去除，并將器件倒置；

⑦在n型GaN基半導(dǎo)體層上表面沉積p型電極；

⑧在金屬襯底下表面沉積n型電極。

在上述垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管制作方法中，所述外延生長(zhǎng)GaN基外延層是通過(guò)金屬有機(jī)氣相化學(xué)沉積MOCVD方法形成。?

在上述垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管制作方法中，所述沉積多層介質(zhì)膜采用蒸發(fā)、濺射或者化學(xué)沉積的方法形成；多層介質(zhì)膜的制備材料選自SiO2、TiO2、ZnS、ZrO2、Ta2O5、PbF2、MgF2或者Al2O3；去除部分區(qū)域的多層介質(zhì)膜采用濕法或干法刻蝕的方法。?

在上述垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管制作方法中，所述沉積具有高反射率的歐姆接觸金屬層后，對(duì)歐姆接觸金屬層進(jìn)行退火處理，退火溫度300-550℃，退火時(shí)間3-20min；歐姆接觸金屬層的材料包含NiAgTiAu、NiAgPtAu、NiAgNiAu、NiAgWAu金屬體系。?

在上述垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管制作方法中，所述電鍍種子層的制備材料采用Au、Ni、Cu、Ta、Ti及其合金。?

在上述垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管制作方法中，所述去除藍(lán)寶石襯底的方式采用激光剝離、研磨或者濕法腐蝕；所述p型電極、n型電極的沉積方式采用蒸鍍或?yàn)R射的方法。?

本發(fā)明由于采用了上述制作方法，利用多層介質(zhì)高反射膜合并金屬高反射膜作為垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管的高反射歐姆接觸層，可有效的減小Ag之前的預(yù)鍍金屬膜對(duì)反射率的影響，同時(shí)，也可有效的減少金屬擴(kuò)散對(duì)反射率的影響，從而可有效的增加垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管的光提取效率。?

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。?

附圖說(shuō)明

圖1至圖7為本發(fā)明制作方法的流程示意圖。?