[發明專利]采用減反膜降低垂直結構深紫外LED激光剝離能量閾值的方法

在審

• 申請號: 201710833334.0
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN107452842A
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 李虞鋒;王帥;云峰
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 閔岳峰

技術領域

本發明涉及一種垂直結構深紫外(DUV)發光二極管(LED)器件的剝離方法，尤其涉及一種采用減反膜降低垂直結構深紫外LED激光剝離能量閾值的方法。

背景技術

UVC波段(波長在200nm～280nm)的DUV LED器件在殺菌、照明、通信等領域有廣泛的應用。目前，目前主要受限于材料生長質量差、散熱不良等因素的影響，在UVC波段的深紫外LED內量子效率(IQE)非常低(不超過10％)，深紫外垂直結構LED使電流在芯片內均勻分布，從而很好地解決了散熱問題。基于激光剝離技術的DUV垂直結構LED器件結構，以其優異的電流擴展性能和良好的散熱特性在固態照明領域，特別是在大功率、低IQE的UVCLED方面具有廣泛的應用前景。

LED工作的基礎是p-n結以及其間的多量子阱結構組成的電子和空穴發光區域。UVC垂直結構LED器件的外延結構通常以藍寶石(Al₂O₃)為基底，在藍寶石(0001)面用金屬有機化合物化學氣相沉積(MOCVD)法沉積依次生長低溫AlN緩沖層、u-AlGaN層、n-AlGaN層、多層量子阱及P-AlGaN層。然后用ICP刻蝕或濕法腐蝕的辦法切割溝道，將芯片分割開來。在切割好的芯片P面上上蒸鍍歐姆接觸層、反射層、鍵合金屬層，并在一定的溫度和壓力下與相應的金屬沉底鍵合。用準分子激光剝離藍寶石襯底后制作正負電極等。

激光剝離DUV垂直結構LED器件是采用準分子激光穿過藍寶石襯底，在與藍寶石交界面處的AlN層吸收光子并發生分解，實現AlN層與藍寶石襯底層的剝離。由于AlN層屬于超寬禁帶半導體(禁帶寬度為6.2eV)，激光剝離UVC LED技術的實現仍然面臨很大的挑戰。其中之一就是193nm分解AlN層需要極高的剝離能量閾值，受限于準分子激光器固有功率的限制，往往由于達不到剝離能量閾值而無法實現藍寶石襯底的有效剝離。為了有效降低激光剝離UVC LED的剝離能量閾值，仍需要結構設計的創新。

現在一般采用的激光剝離方法是激光直接垂直穿過藍寶石襯底照射AlN層，但由于藍寶石襯底在193nm的折射率為1.83，根據垂直入射的菲涅爾透射公式T＝4n/(1+n)²，在經過藍寶石/空氣界面處時，有90％的激光透射入藍寶石，但同時會有10％的激光被藍寶石/空氣界面反射回來。對于DUV垂直結構LED剝離工藝來說，如果能把這10％的交界面激光反射損耗盡量降到最低，對于進一步降低UVC垂直結構LED剝離能量閾值、較易實現DUV垂直結構LED激光剝離工藝具有重要意義。通常情況下，當激光能量達不到剝離閾值能量時，通過增大激光總體能量來實現藍寶石襯底的剝離。然而，在激光剝離設備隨著使用時長的增加出現較大能量衰減時，一味增大激光能量不僅增大設備的負荷、耗費能源，反而更加劇了激光能量的衰減，往往導致最終激光能量最終無法達到閾值剝離條件。

發明內容

本發明的目的在于提供一種采用減反膜降低垂直結構深紫外LED激光剝離能量閾值的方法，以應用于深紫外激光剝離垂直結構DUV LED藍寶石襯底的工藝。

為達到上述目的，本發明采用如下的技術方案：

采用減反膜降低垂直結構深紫外LED激光剝離能量閾值的方法，在垂直結構深紫外LED器件未剝離的藍寶石襯底表面沉積減反膜，用于降低垂直結構深紫外LED器件的激光剝離能量閾值；

其中，減反膜是單層膜，或者是多層膜，多層膜是折射率漸變式多層薄膜，高低折射率交替的非周期性多層膜或者高低折射率交替的周期性多層膜。

本發明進一步的改進在于，具體包括以下步驟：

1)采用金屬有機化學氣相沉積的方法，在藍寶石襯底上依次生長低溫AlN緩沖層、不摻雜AlGaN層、N型摻Si的AlGaN層、多量子阱AlGaN/AlGaN層、P型摻Mg的AlGaN層和P型摻Mg的GaN層，形成AlGaN深紫外外延片；

2)將所述AlGaN深紫外外延片通過光刻膠掩膜干法刻蝕形成臺面；

3)在AlGaN深紫外外延片臺面的P型上表面依次蒸鍍歐姆接觸層、反光層和鍵合層；

4)通過金屬鍵合工藝將上述AlGaN深紫外外延片翻轉粘合到導電、導熱襯底上；

5)在藍寶石襯底表面沉積減反膜；

6)準分子激光從藍寶石襯底表面輻照上述AlGaN深紫外外延片，進而剝離掉藍寶石襯底。

本發明進一步的改進在于，步驟1)中，多量子阱AlGaN/AlGaN層的發光波長為200nm-280nm。