[發明專利]LED外延片及其制造方法

在審

• 申請號: 201210486695.X
• 申請日: 2012-11-26
• 公開（公告）號: CN103840046A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 何麗
• 申請（專利權）人: 北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司
• 主分類號: H01L33/10
• 分類號: H01L33/10;H01L33/00
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 彭瑞欣;張天舒

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種LED外延片及其制造方法。

背景技術

隨著全球能源日益枯竭，節約能源、提高能效是可持續發展能源的重大戰略。據統計，全世界照明耗能約占總電功率的20％，因此，照明效率的細微提高就意味著能夠節省巨額的能源與資金。半導體照明技術是以發光二極管(Light?Emitting?Diode，以下簡稱：LED)為核心的固體照明光源技術及其相關技術。與傳統照明光源相比，LED光源比白熾燈節電80％、比熒光燈節電50％，而LED光源的壽命比白熾燈的壽命長20～30倍、比熒光燈的壽命長10倍，被譽為是繼白熾燈、熒光燈、高壓放電燈之后的新一代綠色照明光源。因此，半導體照明技術是當今世界照明技術發展的主要方向，半導體照明產業將成為21世紀高技術主導產業之一，成為影響未來社會經濟發展的戰略性產業。

LED外延片是半導體照明技術的基礎。其中，生長GaN基LED外延片的藍寶石襯底和GaN材料的晶格常數存在較大的失配(16％)，在藍寶石襯底上生長的GaN晶體具有很高的位錯密度(10⁹cm^-2～10¹²cm^-2)，從而造成載流子泄漏和非輻射復合中心增多等不良影響，使得LED器件內量子效率下降。為了解決這一問題，在藍寶石襯底上生長干法刻蝕用掩膜，通過標準的光刻工藝將該掩膜刻出圖形，利用ICP刻蝕技術刻蝕該藍寶石襯底，并去掉掩膜，再在該藍寶石襯底上生長GaN材料，使GaN材料的縱向外延變為橫向外延，即：在圖形化襯底上外延GaN。該方法可以有效減少GaN外延材料的位錯密度，從而減小有源區的非輻射復合，減小反向漏電流，提高LED的壽命。

由上述LED外延片制成的LED芯片有源區發出的光線方向是無規則的。因LED芯片底部為藍寶石襯底，普通正裝LED結構將導致LED芯片向下發射出的光線無法被利用成為有效出光，從而降低了LED芯片的出光效率。為解決上述問題，現有技術提出了一種在LED外延片的背面設置一全角度反射鏡的方案。圖1為現有技術中LED外延片上設置全角度反射鏡的結構示意圖，如圖1所示，在LED外延片上設置全角度反射鏡的過程包括：采用分子束外延的方法，在GaAs襯底5上交替生長多層高折射率層6和低折射率層7，高折射率層6為GaAs，低折射率層7為AlAs，形成全角度反射鏡8。在藍寶石襯底9上用MOCVD的方法首先生長N型GaN10層然后生長有源區量子阱11，即GaN/InGaN量子阱結構。再在有源區量子阱11上生長P型GaN12，制作得到LED芯片。采用晶片鍵合方法將制作好的LED芯片與全角度反射鏡采用晶片鍵合技術鍵合在一起。從而使得出射到LED外延片底部的光線反射。

該方法需要采用價格較高的GaAs襯底，同時還需要采用晶片鍵合方法將制作好的LED芯片與全角度反射鏡采用晶片鍵合技術鍵合在一起，制作過程復雜，從而大大提高了LED的制造成本。

發明內容

本發明提供一種LED外延片及其制造方法，用于降低LED的制造成本。

為實現上述目的，本發明提供了一種LED外延片，包括：圖形化襯底、外延層和反射層，所述外延層形成于所述圖形化襯底的正面，所述反射層形成于所述圖形化襯底的背面，所述反射層包括按照交替周期數交替形成的低折射率膜層和高折射率膜層。

可選地，所述交替周期數包括：10至20。

可選地，所述低折射率膜層的材料包括：Na₃AlF₆、SiO₂、MgF₂、LiF或者LaF₃，所述高折射率膜層的材料包括：Y₂O₃，HfO₂，Ta₂O₅或者TiO₂。

可選地，所述低折射率膜層的厚度為1/4λ，所述高折射率膜層的厚度為1/4λ。

為實現上述目的，本發明還提供了一種LED外延片的制造方法，包括：

形成圖形化襯底；

在所述圖形化襯底的正面形成外延層以及在所述圖形化襯底的背面形成反射層，所述反射層包括按照交替周期數交替形成的低折射率膜層和高折射率膜層。

可選地，所述在所述圖形化襯底的正面形成外延層以及在所述圖形化襯底的背面形成反射層包括：

在所述圖形化襯底的正面形成所述外延層；

在所述圖形化襯底的背面形成所述反射層。