專利名稱：發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電子器件的制造領(lǐng)域，尤其涉及一種發(fā)光二極管的制作方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)是目前光電子領(lǐng)域內(nèi)非常重要的一種發(fā)光器件，被廣泛地應(yīng)用在 顯示器背光源、通用照明、醫(yī)學(xué)檢測(cè)等諸多領(lǐng)域。目前限制LED進(jìn)一步應(yīng)用的關(guān)鍵因素之 一是LED的發(fā)光效率仍然不能滿足人們的需要，因此，提高LED的發(fā)光效率，可以促進(jìn) LED得到更加廣泛的應(yīng)用。
采用藍(lán)寶石或者其他具有六方晶格的襯底生長(zhǎng)m-v族化合物半導(dǎo)體材料作為發(fā)光層, 例如GaAs/InGaAs或者GaN/InGaN，進(jìn)而制作LED器件，是現(xiàn)有技術(shù)中一種常見(jiàn)的制作 LED的方法。由于作為襯底的藍(lán)寶石是絕緣的，因此LED的兩個(gè)電極都必須制作在發(fā)光 層的表面，從而犧牲了LED器件的發(fā)光面積中的一部分，降低了發(fā)光效率。對(duì)于II-VI族 化合物半導(dǎo)體，如ZnO，在制作LED是也面臨類似的情況。
采用單晶硅襯底或者其他導(dǎo)電襯底生長(zhǎng)化合物半導(dǎo)體材料作為發(fā)光層，用以制作LED 器件，可以將兩個(gè)電極分別制作在發(fā)光層表面和襯底背面，實(shí)現(xiàn)所謂的"單電極結(jié)構(gòu)"， 理論上可以提高LED的發(fā)光效率，并且相對(duì)于兩個(gè)電極都制作在外延層表面的情況而言， 單電極結(jié)構(gòu)可以降低LED在工作中的電阻，理論上也可以進(jìn)一步提高發(fā)光效率。
但是從實(shí)際情況看來(lái)，現(xiàn)有的單電極結(jié)構(gòu)對(duì)發(fā)光效率的提升并不明顯，甚至略有降低， 其原因在于，在硅襯底或者其他導(dǎo)電襯底上生長(zhǎng)的化合物半導(dǎo)體材料作為發(fā)光層，其晶體 質(zhì)量同采用藍(lán)寶石襯底生長(zhǎng)相比相差甚遠(yuǎn)。由于晶體質(zhì)量差而對(duì)發(fā)光效率的降低效果，抵 消了單電極結(jié)構(gòu)的其他諸多優(yōu)勢(shì)對(duì)發(fā)光效率的貢獻(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種發(fā)光二極管的制作方法，既可以保證發(fā)光層的 晶體質(zhì)量，又可以形成具有單電極結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，從而提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率。 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是提供一種發(fā)光二極管的制作方法，包括
如下列步驟
(1) 采用具有六方晶格的外延襯底，用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積的方法，在外延襯 底表面生長(zhǎng)發(fā)光層；
(2) 采用摻雜的單晶硅襯底作為導(dǎo)電支撐襯底，將導(dǎo)電支撐襯底同外延襯底表面的發(fā)光層鍵合； (3)除去外延襯底。
所述的具有六方晶格的外延襯底為藍(lán)寶石襯底。
所述的發(fā)光層為GaN/InGaN復(fù)合結(jié)構(gòu)，包括N型GaN層、GaN/InGaN多量子阱層以 及P型GaN層。
所述的導(dǎo)電支撐襯底為N型摻雜的單晶硅襯底。
所述的除去外延襯底的方法選用機(jī)械研磨或腐蝕或激光剝離中的至少一種方法。 所述的在導(dǎo)電支撐襯底的表面和發(fā)光層的表面制作導(dǎo)電的鍵合媒介層，所述鍵合媒介 層的材料為金屬。
所述的金屬為銀、鋁中的一種或兩種。
有益效果
1、 采用具有六方晶像的外延襯底生長(zhǎng)發(fā)光層，可以保證發(fā)光層的晶體質(zhì)量；
2、 采用同導(dǎo)電支撐襯底鍵合并剝離外延襯底的方法，解決了外延襯底不導(dǎo)電、無(wú)法 制作垂直結(jié)構(gòu)的技術(shù)問(wèn)題。


圖1為本發(fā)明提供的發(fā)光二極管的制作方法具體實(shí)施方式
的實(shí)施工藝流程圖2至圖9所示為本發(fā)明提供的發(fā)光二極管的制作方法具體實(shí)施方式
的實(shí)施工藝示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù) 人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限 定的范圍。
如圖1所示為本發(fā)明提供的發(fā)光二極管的制作方法具體實(shí)施方式
的實(shí)施工藝流程圖。 步驟S10，提供具有六方晶格的外延襯底；步驟S11，在外延襯底表面生長(zhǎng)發(fā)光層；步驟 S12，提供導(dǎo)電支撐襯底；步驟S13，在導(dǎo)電支撐襯底的表面和發(fā)光層的表面制作導(dǎo)電的 鍵合媒介層，用于鍵合工藝；步驟S14，將導(dǎo)電支撐襯底同外延襯底表面的發(fā)光層鍵合； 步驟S15，除去外延襯底。
如圖2所示，參考步驟S10，提供具有六方晶格的外延襯底100。本具體實(shí)施方式
中， 所述具有六方晶格的外延襯底100為藍(lán)寶石襯底。藍(lán)寶石襯底是目前化合物半導(dǎo)體生長(zhǎng)工藝中的首選襯底。由于目前常用的化合物半導(dǎo)體襯底多為六方晶格，因此釆用同樣具有六 方晶格的藍(lán)寶石襯底用于材料生長(zhǎng)，得到的材料晶體質(zhì)量較高，且藍(lán)寶石成本較低。與之 相比，同質(zhì)襯底或者其他六方晶格襯底也是可選的襯底材料。所謂同質(zhì)襯底是指襯底材料
與將要生長(zhǎng)的材料相同且具有一定厚度的襯底。例如對(duì)于GaN晶體的外延生長(zhǎng)，具有300 wm厚度的GaN晶體襯底就是一種同質(zhì)襯底。此種襯底成本昂貴，不是優(yōu)選的材料。
如圖3所示，參考步驟S11，在外延襯底100表面生長(zhǎng)發(fā)光層110。發(fā)光層具有由化 合物半導(dǎo)體構(gòu)成的多層復(fù)合結(jié)構(gòu)。所述化合物半導(dǎo)體包括lll-V族半導(dǎo)體或者ll-VI族半導(dǎo) 體。在目前LED領(lǐng)域中，最為常見(jiàn)的用于生長(zhǎng)的外延材料為所述發(fā)光層為GaN/lnGaN多 層復(fù)合結(jié)構(gòu)，包括N型GaN層、GaN/lnGaN多量子阱層以及P型GaN層。
如圖4所示，參考步驟S12，提供導(dǎo)電支撐襯底200。所述導(dǎo)電支撐襯底200為摻雜 的單晶硅襯底。單晶硅襯底污染小，價(jià)格低廉，是目前半導(dǎo)體工藝中最常見(jiàn)的襯底，與現(xiàn) 有半導(dǎo)體工藝兼容性好，因此是一種優(yōu)選的襯底。尤其是N型摻雜的單晶硅襯底，載流子 遷移率高，較之P型單晶硅和本征單晶硅來(lái)說(shuō)是一種優(yōu)選方案。
附圖5所示，參考步驟S13，在導(dǎo)電支撐襯底200的表面和發(fā)光層110的表面制作導(dǎo)電的 鍵合媒介層102和202，用于鍵合工藝。
生長(zhǎng)鍵合媒介層102和202的目的在于提高鍵合面的接觸質(zhì)量，因此是可選的步驟。 所述鍵合媒介層102和202的材料優(yōu)選為金屬，尤其可以選自于銀、鋁中的一種或兩種。 由于金屬的原子遷移率較高，在界面處容易相互擴(kuò)散，因此采用金屬作為鍵合媒介層有利 于提高鍵合的質(zhì)量。并且金屬表面反射率高，可以用來(lái)起到反射層的作用，有利于防止制 作成LED之后，發(fā)光層110激發(fā)的光線從襯底泄漏。
如圖6所示，參考步驟S14，將導(dǎo)電支撐襯底200同外延襯底表面100的發(fā)光層110 鍵合。在生長(zhǎng)鍵合媒介層131和132的情況下，此步驟通過(guò)鍵合媒介層實(shí)現(xiàn)。鍵合工藝作 為半導(dǎo)體領(lǐng)域內(nèi)的常見(jiàn)工藝，是本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員的公知技術(shù)，此處不再贅述。
如圖7所示，參考步驟S15，除去外延襯底100。根據(jù)外延襯底100的類型，可以選 擇機(jī)械研磨、腐蝕以及激光剝離中的一種或多種，用于除去外延襯底。例如對(duì)于藍(lán)寶石襯 底，通常選擇激光剝離的方法，而對(duì)于單晶硅襯底，則可以選擇機(jī)械研磨然后腐蝕的方法。 在上述步驟實(shí)施完畢后，仍要實(shí)施制作電極等步驟。如圖8所示，生長(zhǎng)電極層301和302; 如圖9所示，在電極層301和302上形成電極圖形。在上述步驟實(shí)施完畢后，還需要將芯 片切割并封裝，最終得到垂直結(jié)構(gòu)的LED。上述步驟均為L(zhǎng)ED制作領(lǐng)域內(nèi)的常見(jiàn)工藝。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管的制作方法，包括下列步驟(1)采用具有六方晶格的外延襯底，用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積的方法，在外延襯底表面生長(zhǎng)發(fā)光層；(2)采用摻雜的單晶硅襯底作為導(dǎo)電支撐襯底，將導(dǎo)電支撐襯底同外延襯底表面的發(fā)光層鍵合；(3)除去外延襯底。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于所述的具有六方晶 格的外延襯底為藍(lán)寶石襯底。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于所述的發(fā)光層為 GaN/InGaN復(fù)合結(jié)構(gòu)，包括N型GaN層、GaN/InGaN多量子阱層以及P型GaN層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于所述的導(dǎo)電支撐襯 底為N型摻雜的單晶硅襯底。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于所述的在導(dǎo)電支撐 襯底的表面和發(fā)光層的表面制作導(dǎo)電的鍵合媒介層，所述鍵合媒介層的材料為金屬。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于所述的除去外延襯底的方法選用機(jī)械研磨或腐蝕或激光剝離中的至少一種方法。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于所述的金屬為銀、鋁中的一種或兩種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管的制作方法，包括下步驟采用具有六方晶格的外延襯底；在外延襯底表面生長(zhǎng)發(fā)光層；采用導(dǎo)電支撐襯底；將導(dǎo)電支撐襯底同外延襯底表面的發(fā)光層鍵合；除去外延襯底。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，采用具有六方晶像的外延襯底生長(zhǎng)發(fā)光層，可以保證發(fā)光層的晶體質(zhì)量；采用同導(dǎo)電支撐襯底鍵合并剝離外延襯底的方法，解決了外延襯底不導(dǎo)電、無(wú)法制作垂直結(jié)構(gòu)的技術(shù)問(wèn)題。
文檔編號(hào)H01L33/00GK101304063SQ20081004017
公開(kāi)日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2008年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月3日
發(fā)明者孫佳胤, 曦 王, 靜 陳 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所