垂直型led的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種垂直型LED的制作方法，刻蝕現(xiàn)有的未摻雜層作為電流阻擋層，無需額外形成絕緣介質(zhì)層，減少了工藝步驟，降低生產(chǎn)成本，同時，形成的電流阻擋層能夠在大電流下提高垂直型LED的電流擴(kuò)展，使電流分布均勻，從而提高垂直型LED的發(fā)光強(qiáng)度。
【專利說明】垂直型LED的制作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及LED制作領(lǐng)域，尤其涉及一種垂直型LED的制作方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，對于大功率照明發(fā)光二極管（Light-Emitting Diode, LED)的研究已經(jīng)成 為趨勢，然而傳統(tǒng)同側(cè)結(jié)構(gòu)的LED芯片存在電流擁擠、電壓過高和散熱難等缺點，很難滿足 大功率的需求，而垂直LED芯片不僅可以有效地解決大電流注入下的擁擠效應(yīng)，還可以緩 解大電流注入所引起的內(nèi)量子效率降低，改善垂直LED芯片的光電性能。
[0003] 目前垂直LED芯片的制備工藝主要為，在襯底上（一般為藍(lán)寶石材料）生長GaN在 該GaN基外延層上制作接觸層和金屬反光鏡層，然后采用電鍍或基板鍵合（Wafer bonding) 的方式制作導(dǎo)熱性能良好的導(dǎo)熱基板，同時也作為GaN基外延層的新襯底，再通過激光剝 離的方法使藍(lán)寶石襯底和GaN基外延層分離，外延層轉(zhuǎn)移到金屬基板上，這樣使得LED芯片 的散熱性能會更好，之后再形成N型電極。由于垂直LED芯片電流垂直流過整個器件，在高 電流驅(qū)動下N電極下面的光將會被N電極吸收而降低垂直結(jié)構(gòu)的發(fā)光強(qiáng)度。為了解決這一 問題，人們用Si02作為介質(zhì)電流阻擋層。
[0004] 具體的，請參考圖la和圖lb，圖la和圖lb為現(xiàn)有技術(shù)中垂直型LED芯片形成介 質(zhì)電流阻擋層的結(jié)構(gòu)示意圖；所述垂直LED芯片依次包括：P電極10、P-GaN20、量子阱30和 Ν-GaMO,其中，所述P-GaN20、量子阱30和Ν-GaMO稱之為外延層，在所述Ν-GaMO上形成 材質(zhì)為Si0 2的介質(zhì)電流阻擋層50,然后對其進(jìn)行刻蝕，僅保留部分介質(zhì)電流阻擋層50,接 著，在保留的介質(zhì)電流阻擋層50上形成N電極60,所述N電極60全部覆蓋保留的介質(zhì)電流 阻擋層50,并且與所述Ν-GaMO保持歐姆接觸，借助于所述保留的介質(zhì)電流阻擋層50的阻 擋作用，可以減少Ν-GaMO與N電極40之間的電流擁擠以及N電極下面的光將會被N電極 吸收而降低垂直結(jié)構(gòu)的發(fā)光強(qiáng)度的問題。
[0005] 然而，這種工藝需要額外沉積Si02，并且還需要對沉積的Si02進(jìn)行刻蝕，這一工藝 不但復(fù)雜而且增加工藝成本，不利于降低成本的量產(chǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種垂直型LED的制作方法，無需額外形成二氧化硅，使 用現(xiàn)有的未摻雜層作為電流阻擋層，能夠降低生產(chǎn)陳本。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種垂直型LED的制作方法，包括步驟：
[0008] 提供生長襯底，在所述生長襯底上形成有外延層，所述外延層包括未摻雜層；
[0009] 在所述外延層表面依次形成金屬電極和鍵合襯底；
[0010] 剝離所述生長襯底，暴露出所述未摻雜層；
[0011] 刻蝕所述未摻雜層，保留部分未摻雜層作為電流阻擋層；
[0012] 形成N電極，所述N電極覆蓋所述保留的未摻雜層，并且與所述外延層形成歐姆接 觸。
[0013] 進(jìn)一步的，在所述的垂直型LED的制作方法中，所述外延層包括P-GaN、量子阱和 N-GaN，所述P-GaN與所述金屬電極相連，所述量子阱形成于所述P-GaN和N-GaN之間。
[0014] 進(jìn)一步的，在所述的垂直型LED的制作方法中，在刻蝕所述未摻雜層之后，形成N 電極之前，對所述N-GaN表面進(jìn)行粗化處理。
[0015] 進(jìn)一步的，在所述的垂直型LED的制作方法中，所述粗化處理采用濕法刻蝕處理， 使用的溶液為koh*h 2so4。
[0016] 進(jìn)一步的，在所述的垂直型LED的制作方法中，所述金屬電極依次包括電流擴(kuò)展 層、反射鏡以及金屬鍵合層，所述電流擴(kuò)展層與所述P-GaN相連，所述反射鏡位于所述電流 擴(kuò)展層和金屬鍵合層之間。
[0017] 進(jìn)一步的，在所述的垂直型LED的制作方法中，所述電流擴(kuò)展層的材質(zhì)為ΙΤ0、Ζη0 或 ΑΖ0。
[0018] 進(jìn)一步的，在所述的垂直型LED的制作方法中，所述反射鏡的材質(zhì)為Α1或Ag。
[0019] 進(jìn)一步的，在所述的垂直型LED的制作方法中，所述金屬鍵合層的材質(zhì)為Au-Au或 Au_Sn〇
[0020] 進(jìn)一步的，在所述的垂直型LED的制作方法中，所述電流阻擋層的厚度范圍是 100nm ?lOOOnm。
[0021] 進(jìn)一步的，在所述的垂直型LED的制作方法中，所述電流阻擋層的尺寸比所述N電 極的尺寸小5 μ m?10 μ m。
[0022] 進(jìn)一步的，在所述的垂直型LED的制作方法中，所述N電極的材質(zhì)為Ni、Au、Al、Ti、 Pt、Cr、Ni/Au 合金、Al/Ti/Pt/Au 合金或 Cr/Pt/Au 合金。
[0023] 進(jìn)一步的，在所述的垂直型LED的制作方法中，所述鍵合襯底的材質(zhì)為Si、WCu或 MoCu〇
[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在：刻蝕現(xiàn)有的未摻雜層作為電流 阻擋層，無需額外形成絕緣介質(zhì)層，減少了工藝步驟，降低生產(chǎn)成本，同時，形成的電流阻擋 層能夠在大電流下提高垂直型LED的電流擴(kuò)展，使電流分布均勻，從而提高垂直型LED的發(fā) 光強(qiáng)度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025] 圖la和圖lb為現(xiàn)有技術(shù)中垂直型LED形成介質(zhì)電流阻擋層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖2為本發(fā)明一實施例中垂直型LED的制作方法的流程圖；
[0027] 圖3至圖9為本發(fā)明一實施例中垂直型LED制作過程中的剖面示意圖。

【具體實施方式】
[0028] 下面將結(jié)合示意圖對本發(fā)明的垂直型LED的制作方法進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中表 示了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明，而仍然 實現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列描述應(yīng)當(dāng)被理解為對于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道，而 并不作為對本發(fā)明的限制。
[0029] 為了清楚，不描述實際實施例的全部特征。在下列描述中，不詳細(xì)描述公知的功能 和結(jié)構(gòu)，因為它們會使本發(fā)明由于不必要的細(xì)節(jié)而混亂。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為在任何實際實施例的開 發(fā)中，必須做出大量實施細(xì)節(jié)以實現(xiàn)開發(fā)者的特定目標(biāo)，例如按照有關(guān)系統(tǒng)或有關(guān)商業(yè)的 限制，由一個實施例改變?yōu)榱硪粋€實施例。另外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種開發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗費 時間的，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說僅僅是常規(guī)工作。
[0030] 在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要 求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非 精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。
[0031] 請參考圖2,在本實施例中，提出了一種垂直型LED的制作方法，包括步驟：
[0032] S100:提供生長襯底，在所述生長襯底上依次形成有外延層，所述外延層包括未摻 雜層；
[0033] S200 :在所述外延層表面依次形成金屬電極和鍵合襯底；
[0034] S300 :剝離所述生長襯底，暴露出所述未摻雜層；
[0035] S400 :刻蝕所述未摻雜層，保留部分未摻雜層作為電流阻擋層；
[0036] S500 :形成N電極，所述N電極覆蓋所述保留的未摻雜層，并且與所述外延層形成 歐姆接觸。
[0037] 具體的，請參考圖3,在步驟S100中，所述生長襯底100通常為藍(lán)寶石襯底、Si襯 底、SiC襯底或圖形化襯底，在所述生長襯底100上形成有外延層，其包括未摻雜層200,其 中，所述外延層包括依次形成的N-GaN300、量子阱400和P-GaN500,所述N-GaN300與所述 未摻雜層200相連，所述量子阱400形成于所述P-GaN500和N-GaN300之間。
[0038] 請參考圖4,在步驟S200中，在所述P_GaN500上形成金屬電極600,所述金屬電極 600依次包括電流擴(kuò)展層、反射鏡以及金屬鍵合層，所述電流擴(kuò)展層與所述P_GaN500相連， 所述反射鏡位于所述電流擴(kuò)展層和金屬鍵合層之間，所述電流擴(kuò)展層為透明導(dǎo)電薄膜，其 材質(zhì)為ΑΖΟ、ΙΤ0或ZnO ;所述反射鏡的材質(zhì)為A1或Ag，所述金屬鍵合層的材質(zhì)為Au-Au或 Au-Sn，用于與后續(xù)鍵合襯底鍵合。
[0039] 請參考圖5,在步驟S200中，在所述金屬電極600上形成鍵合襯底700 ;所述鍵合 襯底700的材質(zhì)為Si、WCu或MoCu，所述金屬鍵合層和鍵合襯底700之間采用高溫鍵合法 進(jìn)行鍵合。
[0040] 請參考圖6,在步驟S300中，采用激光剝離去除所述生長襯底100,暴露出所述未 摻雜層200,在該步驟中，所述未摻雜層200能夠在采用激光剝離去除所述生長襯底100時 很好的保護(hù)位于所述未摻雜層200下方的N-GaN300,避免了 N-GaN300遭受激光光斑交界帶 來的損傷。
[0041] 請參考圖7,在步驟S400中，刻蝕所述未摻雜層200,保留部分未摻雜層作為電流 阻擋層210,其可以采用ICP刻蝕技術(shù)形成，所述電流阻擋層210的厚度范圍是100nm? lOOOnm，例如是800nm，即為未摻雜層200的厚度，其中，在本實施例中，所述未摻雜層200的 材質(zhì)為GaN，未摻雜層200在形成外延層之前就存在，因此無需在形成N電極之前額外形成 二氧化硅作為介質(zhì)電流阻擋層。
[0042] 請參考圖8,在形成電流阻擋層210之后，形成N電極之前，對所述N_GaN300表 面采用濕法刻蝕進(jìn)行粗化處理。粗化處理能夠使N-GaN300表面粗糙，增加其表面積，由于 N-GaN300作為出光層，因此，增加的表面積可以增加出光面積，有利于提高出光效率。具體 的，所述粗化處理使用的溶液可以為Κ0Η或H 2S04。
[0043] 請參考圖9,在步驟S500中，采用蒸鍍方式在所述電流阻擋層210的表面形成N電 極800,所述N電極800包圍所述電流阻擋層210,并且與所述N-GaN300歐姆接觸，用于導(dǎo) 電。為了保證所述N電極800能夠與N-GaN300有很好的歐姆接觸，形成的電流阻擋層210 圖形尺寸比所述N電極800的尺寸小5 μ m?10 μ m即可。其中，所述N電極800的材質(zhì)為 Ni、Au、Al、Ti、Pt、Cr、Ni/Au 合金、Al/Ti/Pt/Au 合金或 Cr/Pt/Au 合金。
[0044] 綜上，在本發(fā)明實施例提供的垂直型LED的制作方法中，刻蝕現(xiàn)有的未摻雜層作 為電流阻擋層，無需額外形成絕緣介質(zhì)層，減少了工藝步驟，降低生產(chǎn)成本，同時，形成的電 流阻擋層能夠在大電流下提高垂直型LED的電流擴(kuò)展，使電流分布均勻，從而提高垂直型 LED的發(fā)光強(qiáng)度。
[0045] 上述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不對本發(fā)明起到任何限制作用。任何所屬 【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的技術(shù)方案的范圍內(nèi)，對本發(fā)明揭露的技術(shù)方案和 技術(shù)內(nèi)容做任何形式的等同替換或修改等變動，均屬未脫離本發(fā)明的技術(shù)方案的內(nèi)容，仍 屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種垂直型LED的制作方法，包括步驟： 提供生長襯底，在所述生長襯底上形成有外延層，所述外延層包括未摻雜層； 在所述外延層表面依次形成金屬電極和鍵合襯底； 剝離所述生長襯底，暴露出所述未摻雜層； 刻蝕所述未摻雜層，保留部分未摻雜層作為電流阻擋層； 形成N電極，所述N電極覆蓋所述保留的未摻雜層，并且與所述外延層形成歐姆接觸。
2. 如權(quán)利要求1所述的垂直型LED的制作方法，其特征在于，所述外延層包括P-GaN、 量子阱和N-GaN，所述P-GaN與所述金屬電極相連，所述N-GaN與所述未摻雜層相連，所述量 子阱形成于所述P-GaN和N-GaN之間。
3. 如權(quán)利要求2所述的垂直型LED的制作方法，其特征在于，在刻蝕所述未摻雜層之 后，形成N電極之前，對所述N-GaN表面進(jìn)行粗化處理。
4. 如權(quán)利要求3所述的垂直型LED的制作方法，其特征在于，所述粗化處理采用濕法刻 蝕處理，使用的溶液為KOH或H2S0 4。
5. 如權(quán)利要求2所述的垂直型LED的制作方法，其特征在于，所述金屬電極依次包括電 流擴(kuò)展層、反射鏡以及金屬鍵合層，所述電流擴(kuò)展層與所述P-GaN相連，所述反射鏡位于所 述電流擴(kuò)展層和金屬鍵合層之間。
6. 如權(quán)利要求5所述的垂直型LED的制作方法，其特征在于，所述電流擴(kuò)展層的材質(zhì)為 ITO、ZnO 或 AZO。
7. 如權(quán)利要求5所述的垂直型LED的制作方法，其特征在于，所述反射鏡的材質(zhì)為Α1 或Ag。
8. 如權(quán)利要求5所述的垂直型LED的制作方法，其特征在于，所述金屬鍵合層的材質(zhì)為 Au_Au 或 Au_Sn 〇
9. 如權(quán)利要求1所述的垂直型LED的制作方法，其特征在于，所述電流阻擋層的厚度范 圍是 lOOnm ?lOOOnm。
10. 如權(quán)利要求1所述的垂直型LED的制作方法，其特征在于，所述電流阻擋層的尺寸 比所述N電極的尺寸小5 μ m?10 μ m。
11. 如權(quán)利要求1所述的垂直型LED的制作方法，其特征在于，所述N電極的材質(zhì)為Ni、 Au、Al、Ti、Pt、Cr、Ni/Au 合金、Al/Ti/Pt/Au 合金或 Cr/Pt/Au 合金。
12. 如權(quán)利要求1所述的垂直型LED的制作方法，其特征在于，所述鍵合襯底的材質(zhì)為 Si、WCu 或 MoCu。
【文檔編號】H01L33/14GK104064642SQ201410318634
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】張宇, 童玲, 張瓊, 呂孟巖, 張楠 申請人:映瑞光電科技(上海)有限公司