[發(fā)明專利]一種提高GaN襯底使用效率的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210342056.6
• 申請日: 2012-09-17
• 公開（公告）號: CN102867893A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發(fā)明（設計）人: 陳立人;陳偉;劉慰華
• 申請（專利權）人: 聚燦光電科技(蘇州)有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 蘇州廣正知識產(chǎn)權代理有限公司 32234
• 代理人: 張漢欽

技術領域

本發(fā)明涉及一種提高GaN襯底使用效率的方法。

背景技術

?發(fā)光二極管LED作為一種新型的光源，憑借其具有體積小、省電、綠色環(huán)保等優(yōu)勢，已被廣泛使用于顯示器背光源模塊、通訊、計算機、交通標志及照明等消費市場，大有取代傳統(tǒng)光源的趨勢，但目前因為發(fā)光亮度不夠、制造成本偏高等因素，尚未能廣泛適用于照明市場。為了解決上述問題，業(yè)內(nèi)人士都在不斷的尋找著如何提高發(fā)光亮度的方法。發(fā)光二極管是一種半導體元件，主要是由III-V族元素化合物半導體材料所構成。因為這種半導體材料具有將電能轉(zhuǎn)換為光的特性，所以對這種半導體材料施加電流時，其內(nèi)部的電子會與空穴結合，并將過剩的能量以光的形式釋出，而達成發(fā)光的效果。

以目前的氮化鎵（GaN）基發(fā)光二極管而言，通常是使用藍寶石襯底（Sapphire）為外延襯底。但是，正是由于藍寶石與GaN為兩種晶格常數(shù)差別比較大的材料，使得在藍寶石中制造發(fā)光二極管需外延一層緩沖材料，而此緩沖材料會吸光造成亮度損失；另外，藍寶石材料為絕緣材料，在芯片制造方面需制造單面雙電極結構，使得出光面積進一步縮小從而影響出光效率。另外還有使用GaN材料制作的襯底上進行LED的外延，這種方式的外延避免了使用藍寶石襯底的缺點，但是GaN襯底的制作成本高昂，從而提高了整個LED的制造成本，因而不大適合作為現(xiàn)階段大規(guī)模量產(chǎn)的襯底耗材。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種易于工業(yè)化實現(xiàn)、LED出光率高的提高GaN襯底使用效率的方法。

?為達到以上目的，本發(fā)明提供了一種提高GaN襯底使用效率的方法,包括如下步驟:

1)??使用氣相沉積方法在GaN襯底上外延一層InGaN異質(zhì)材料層或InGaN/GaN超晶格結構層；

2)??在所述的InGaN異質(zhì)材料層或InGaN/GaN超晶格結構層上繼續(xù)外延生長n型摻雜層與后續(xù)LED外延結構層；

3)??將完成外延后的基于GaN襯底的LED外延片與高反射率的導電基板進行金屬鍵合從而形成一個整體的晶圓片；

4)??將鍵合后的晶圓片進行激光剝離操作，將GaN襯底經(jīng)由InGaN異質(zhì)材料層或InGaN/GaN的超晶格結構層從整個晶圓片中剝離,剝離后分別形成可再次重復投入使用的GaN的襯底片和鍵合的高出光倒裝式的LED芯片結構。

本發(fā)明的進一步改進在于，所述的步驟1）中，所述的InGaN異質(zhì)材料層或InGaN/GaN超晶格結構層的厚度為5～50nm。

本發(fā)明的進一步改進在于，所述的步驟1）中，InGaN材料的In組分范圍在10%～50%。

本發(fā)明的進一步改進在于，所述的步驟3）中,?將外延片的p型表面接觸層與導電基板的鍵合面進行鍵合。

本發(fā)明的進一步改進在于，所述的導電基板包括Si片或Cu片。

由于采用了以上技術方案，原有的GaN襯底沒有受到破壞可以用于循環(huán)的LED外延生產(chǎn)；另一方面外延后的垂直方式的LED晶圓也因為有上下都能導電的結構而更加有利于芯片的制作從而形成更加高出光效率的LED芯片，所以本發(fā)明在降低外延成本的同時，也使LED外延芯片的亮度得到整體的提升。

附圖說明

附圖1為根據(jù)本發(fā)明LED的經(jīng)過沉積后的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。

以下結合本發(fā)明的具體實施例說明高效發(fā)光二極管的制造方法。

參見附圖1所示，本發(fā)明提供了一種高效發(fā)光二極管的制造方法，包括如下步驟：

1)??使用有機金屬氣相沉積儀器，首先將GaN襯底送入反應腔在通有氮氣和氨氣環(huán)境氛圍下升溫至600～860℃，壓力設定在200～500torr，待溫度及氛圍穩(wěn)定后通入有機金屬源TEGa（三乙基鎵）或TMGa（三甲基鎵），以及TMIn（三甲基銦），其TEGa/TMGa和TMIn的摩爾比的范圍為：1:1至20:1；持續(xù)在GaN襯底的表面上形成5nm～50nm厚的InGaN材料薄膜或InGaN/GaN超晶格結構層，InGaN材料的In組分范圍在10%～50%;

2)?在InGaN材料薄膜或InGaN/GaN超晶格結構層之上，繼續(xù)使用氣相沉積的方式，外延GaN基發(fā)光二極管的結構，其主要材料依次為：n型GaN層、MQW發(fā)光層、p型GaN層；之后經(jīng)過氮氣氛圍退火后，完成整個外延片的氣相沉積過程;