[發明專利]GaN基LED制造工藝中的一種背面金屬反射層陣列的制作方法

有效

• 申請號: 201210472863.X
• 申請日: 2012-11-20
• 公開（公告）號: CN102931300B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發明（設計）人: 王強;李國琪;計建新
• 申請（專利權）人: 無錫華潤華晶微電子有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/46
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 馬曉亞

技術領域

本發明涉及LED（發光二極管）上的金屬反射層的制造方法，尤其是涉及一種GaN（氮化鎵）基LED制造工藝中的金屬反射層陣列的制作方法。

背景技術

近來LED已大規模地用在移動手機、數字照相機、個人數字助理、交通指揮燈、汽車等等中。由于發出的光的亮度對于用于這種應用中的LED不夠充足，所以在LED可以用于其它應用例如普通照明之前需要較高的亮度。

目前藍光LED使用的都是基于GaN的III-V族化合物半導體材料；由于GaN外延片的P型GaN層空穴濃度小，且P型GaN層厚度要小于0.3μm，絕大部分發光從P型GaN層透出，而P型GaN層不可避免地對光有吸收作用，導致LED芯片外量子效率不髙，大大降低了LED的發光效率。采用ITO層作為電流擴展層的透射率較高,但導致LED電壓要高一些,壽命也受到影響。另外，在外加電壓下、由于存在電流擴散不均勻，一些區域電流密度很大，影響LED壽命。總之，在外部量子效率方面，現有的GaN基LED還是顯得不足，一方面與電流非均勻分布有關，另一方面則是與當光發射至電極會被電極本身所吸收有關。

為了提高發光二極管的亮度和輸出功率，可以在GaN基LED的襯底背面制作背面反射層，例如通過如下方法：（1）減薄后的背面直接蒸鍍金屬反射層；（2）減薄后的背面蒸鍍布拉格反射層（Bragg?Reflector）；（3）減薄后的背面蒸鍍布拉格反射層和金屬層組合。

上述方法中，金屬反射層是相對于布拉格反射層較容易實現、成本更低的一種反光材料，因此，本發明主要針對方法（1）進行改進。已知的背面直接蒸鍍金屬反射層的方法為在減薄后的晶圓上直接蒸鍍金屬銀或者鋁等材料，但是，因為金屬與藍寶石襯底的粘附效果不好，也有的工藝是在蒸鍍銀和鋁之前先蒸鍍薄薄的一層鎳、鉻或者透明氧化物層等，以提高粘附性。已知的這種背面直接蒸鍍金屬反射層的方法存在以下問題：（1）金屬與藍寶石襯底粘附不好，在LED芯片倒膜到藍膜上時，經常會出現分選過后金屬反射層被粘在藍膜上的現象，即出現脫落現象；（2）加入鎳、鉻或者透明氧化物層后，金屬反射層的效果會明顯降低，達不到較好的增亮效果了。

發明內容

本發明的目的在于提出一種GaN基LED制造工藝中的金屬反射層陣列的制作方法，能夠即達到反射光的目的，又保證LED芯片在與藍膜粘附的時候不會出現金屬反射層脫落的現象。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種GaN基LED制造工藝中的金屬反射層陣列的制作方法，所述GaN基LED包括襯底、外延層、透明電極層、金屬電極層和氧化物保護層，其中所述金屬反射層陣列的制作方法包括步驟：

用光刻膠在襯底的、與所述外延層相對的另一面上制備陣列圖形掩模；

通過刻蝕工藝，借助于所述陣列圖形掩模，在襯底上刻蝕出陣列圖形結構；

在所述陣列圖形結構上形成金屬反射層；

去除光刻膠以便對光刻膠表面的金屬反射層進行剝離，從而得到最終的金屬反射層。

進一步的，所述刻蝕工藝采用的是干法刻蝕工藝，所述干法刻蝕工藝采用的是ICP刻蝕設備。

進一步的，所述“用光刻膠在襯底的、與所述外延層相對的另一面上制備陣列圖形掩模”包括步驟：在襯底的、與所述外延層相對的另一面上形成光刻膠層，其中所述形成光刻膠層進一步包括涂膠和前烘；利用光刻掩模，通過對光刻膠層進行曝光操作、顯影操作而制備陣列圖形掩模。

進一步的，所述襯底是藍寶石襯底，所述外延層包括N型GaN層、多量子阱層以及P型GaN層，所述金屬反射層是具有低吸收率和高反射率的金屬層，所述透明電極層是ITO電極層。

進一步的，所述金屬反射層由以下金屬材料或者以下金屬材料的合金而制成：Al、Au、Ag、Ni、W、Ti和Pt；所述金屬電極層由以下金屬材料或者以下金屬材料的合金而制成：Ni、Au、Ti、Al。

進一步的，所述“在所述陣列圖形結構上形成金屬反射層”的操作包括以下步驟：通過蒸鍍工藝而在所述陣列圖形結構上沉積金屬反射層，通過真空濺射工藝而在所述陣列圖形結構上形成金屬反射層。

對應地，本發明還提出了一種GaN基LED，其包括襯底、外延層、透明電極層、金屬電極層和氧化物保護層，其中在所述GaN基LED的襯底的、與所述外延層相對的另一面上具有按照上文所述的制作方法而制作的金屬反射層。

進一步的，所述襯底是藍寶石襯底，所述外延層包括N型GaN層、多量子阱層以及P型GaN層，所述金屬反射層是具有低吸收率和高反射率的金屬層，所述透明電極層是ITO電極層。