[發明專利]一種金剛石熱沉GaN基異側電極LED制作方法

有效

• 申請號: 201611081848.7
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN106784276B
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 王進軍
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: H01L33/64
• 分類號: H01L33/64;H01L33/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種金剛石熱沉GaN基異側電極LED制作方法，先在藍寶石襯底上MOCVD生長GaN基LED外延材料；再ICP刻蝕藍寶石襯底GaN基LED外延材料，進行器件隔離；再對藍寶石襯底GaN基LED外延材料表面磁控濺射p型接觸金屬、反射金屬和鍵合金屬；再對金剛石熱沉襯底表面磁控濺射鍵合金屬；再將藍寶石襯底GaN基LED外延材料和金剛石熱沉襯底進行金屬鍵合；再采用激光剝離技術對藍寶石襯底進行剝離；最后磁控濺射n型接觸金屬。本發明采用高熱導率的金剛石做熱沉，LED陽極金屬與金剛石金屬鍵合接觸，散熱優勢明顯；所述LED陽極金屬與金剛石低溫下金屬鍵合，有效避免了傳統的高溫鍵合對LED性能的影響；所述藍寶石襯底激光剝離過程中，工藝簡單。

【技術領域】

本發明屬于LED散熱技術領域，具體涉及一種金剛石熱沉GaN基異側電極LED制作方法。

【背景技術】

GaN基LED作為第四代照明光源，具有高效、使用壽命長、節能、環保等優點，成為國內外重點發展的戰略性新興產業。然而隨著照明功率不斷地提高，LED產生的熱量將急劇升高，如果這些熱量沒有及時散發出去，LED內部因發熱產生的高溫將嚴重影響LED的壽命和照明性能，因此，散熱成為LED照明技術領域一個亟待解決的關鍵性課題。

傳統的解決LED散熱的方法是采用倒裝焊技術給同側電極LED外加鋁或者銅散熱基板，利用散熱基板來導熱，一方面由于倒裝焊技術工藝比較復雜；另一方面由于鋁(237W/m·K)和銅(400W/m·K)有限的熱導率，很難滿足大功率LED照明的散熱需求。金剛石具有極高的的熱導率，IIa型天然單晶金剛石的室溫熱導率高達2000W/m·K，采用金剛石作熱沉可以有效地解決LED的散熱問題。

【發明內容】

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提出一種金剛石熱沉襯底GaN基LED制作方法，其目的在于形成以金剛石襯底做熱沉的GaN基異側電極LED，利用金剛石的高熱導率來解決GaN基LED大功率照明散熱問題。

本發明采用以下技術方案：

一種金剛石熱沉GaN基異側電極LED制作方法，包括以下步驟：

S1：在藍寶石襯底上MOCVD生長GaN基LED外延材料；

S2：ICP刻蝕步驟S1所述藍寶石襯底GaN基LED外延材料，進行器件隔離；

S3：對步驟S2所述藍寶石襯底GaN基LED外延材料表面磁控濺射p型接觸金屬、反射金屬和鍵合金屬；

S4：對金剛石熱沉襯底表面磁控濺射鍵合金屬；

S5：將步驟S3所述藍寶石襯底GaN基LED外延材料和步驟S4所述金剛石熱沉襯底進行金屬鍵合；

S6：采用激光剝離技術對步驟S5所述藍寶石襯底進行剝離；

S7：對步驟S6所述藍寶石襯底進行磁控濺射n型接觸金屬。

進一步的，所述步驟S1具體包括以下步驟：

S11：分別用丙酮和去離子水各超聲2～3分鐘對所述藍寶石襯底進行清洗；

S12：將所述藍寶石襯底在900～1000℃的H₂氣氛下進行烘烤；

S13：以三甲基鎵和氨氣分別作為Ga源和N源，N₂和H₂作為載氣，在530～580℃下采用MOCVD技術在藍寶石襯底上低溫生長50nm的GaN成核層；

S14：以SiH₄為n型摻雜劑，三甲基鎵TMGa和氨氣NH₃為Ga源和N源MOCVD生長n-GaN層，摻雜濃度2×10¹⁷～1×10¹⁸cm^-3；