專利名稱：側(cè)面具有雙反射層的氮化鎵基倒裝發(fā)光二極管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氮化鎵基發(fā)光二極管，特別是一種側(cè)面具有雙反射層氮化鎵基倒裝發(fā) 光二極管及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著功率型GaN基LED的效率不斷提升，GaN基LED半導(dǎo)體燈替代現(xiàn)有的照明光源 勢不可擋；但受發(fā)光效率和生產(chǎn)成本的限制，半導(dǎo)體照明要普及推廣應(yīng)用仍然有較大困難； 目前改善LED發(fā)光效率的方法主要有采用圖形基板、透明基板、分布布拉格反射層(英文為 Distributed Bragg Reflector，簡稱DBR)結(jié)構(gòu)、表面微結(jié)構(gòu)、倒裝芯片、芯片鍵合、激光剝 離技術(shù)等。中國專利申請?zhí)枮?00410095820. X的發(fā)明專利申請公開了一種倒裝芯片型發(fā) 光器件及其制造方法，其倒裝芯片型發(fā)光器件包括襯底、n型覆層、有源層、p型覆層、由摻 雜了銻、氟、磷、砷中至少一種的氧化錫形成的歐姆接觸層、以及由反射材料形成的反射層， 通過應(yīng)用具有低表面電阻率和高載流子濃度的導(dǎo)電氧化物電極結(jié)構(gòu)，提高了電流-電壓特 性和耐久性；但該發(fā)明采用單一金屬層作為出光反射層，金屬膜仍然會吸收一部分光，限制 光的出射，而且單一金屬反射層只分布在芯片底面，側(cè)面并無分布，所以反射層的光線反射 率有限。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明旨在提供一種側(cè)面兼具分布布拉格反射層和金屬反射層 的雙反射層氮化鎵基倒裝發(fā)光二極管及其制備方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是側(cè)面具有雙反射層的氮化鎵基倒裝 發(fā)光二極管，包括一藍(lán)寶石基板；緩沖層、N-GaN層、多量子阱層和P_GaN層依次層疊形成于藍(lán)寶石基板上；透明導(dǎo)電層形成于P-GaN層上；分布布拉格反射層覆蓋于外延層和透明導(dǎo)電層的側(cè)面；Al/Ag合金金屬反射層形成于分布布拉格反射層上；Ti/Au合金制成的P電極歐姆接觸金屬層形成于Al/Ag合金金屬反射層上；由Ni/Au合金制成的N電極歐姆接觸金屬層形成于暴露的N-GaN層上；P電極歐姆接觸金屬層和N電極歐姆接觸金屬層通過Ni/Au合金金屬導(dǎo)電層及Au 金絲球焊點(diǎn)與Si散熱基板粘合。上述側(cè)面具有雙反射層的氮化鎵基倒裝發(fā)光二極管的制備方法，其工藝步驟是1)在一藍(lán)寶石基板上依次生長緩沖層、外延層，其中外延層包括N-GaN層、多量子 阱層和P-GaN層；2)在P-GaN層上形成一透明導(dǎo)電層；
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3)通過光罩、蝕刻，將透明導(dǎo)電層所在的部分臺面蝕刻至暴露出N-GaN層；4)通過切割，使外延層和透明導(dǎo)電層的側(cè)面成傾斜狀；5)在上述外延層和透明導(dǎo)電層的側(cè)面形成與其覆蓋分布布拉格反射層，分布布拉 格反射層由交替的高折射率層和低折射層層疊構(gòu)成；6)在分布布拉格反射層上形成金屬反射層；7)在透明導(dǎo)電層上形成P電極歐姆接觸金屬層；8)在上述暴露出的N-GaN層上形成N電極歐姆接觸金屬層；至此完成GaN基LED 基片的制作；9)提供一散熱基板，并在其上制作出共晶焊的金屬導(dǎo)電層及金絲球焊點(diǎn)；10)將前述的GaN基LED基片焊接到散熱基板上；11)將藍(lán)寶石基板減薄、拋光并切割成獨(dú)立的LED芯粒。本發(fā)明中，透明導(dǎo)電層選自ITO、ZnO、In摻雜ZnO、A1摻雜ZnO、Ga摻雜ZnO或前 述的任意組合之一 ；N電極歐姆接觸金屬層材料選自Ni/Au、Cr/Pt/Au、Ti/Al/Ti/Au或前述 的任意組合之一 ；P電極歐姆接觸金屬層材料選自Ti/Au、Pt/Au、Ti/Al/Ti/Au或前述的任 意組合之一；分布布拉格反射層的高折射率層材料選自TiO、Ti02、Ti305、Ti203、Ta205、Zr02 或前述的任意組合之一；分布布拉格反射層的低折射率層材料選自Si02、SiNx、Al203或前述 的任意組合之一；金屬反射層材料選自Al、Ag或前述的任意組合之一；金屬導(dǎo)電層材料選 自Al、Au、Ni或前述的任意組合之一；金絲球焊點(diǎn)材料為Au或Au的合金；GaN基LED基片 與散熱基板焊接方式采用共晶鍵合或熔融鍵合。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明在LED芯片的傾斜側(cè)面設(shè)置分布布拉格反射層與金 屬反射層相結(jié)合的雙重反射結(jié)構(gòu)，可以充分發(fā)揮反射層的優(yōu)異反射性，有效地提高發(fā)光二 極管的出光效率。
圖1 圖8是本發(fā)明氮化鎵基倒裝發(fā)光二極管芯片制備過程的截面示意圖；圖中附圖標(biāo)識如下1.藍(lán)寶石基板；2.緩沖層；3. N-GaN 層；4.多量子阱層；5. P-GaN 層；6.透明導(dǎo)電層；13. Au金絲球焊點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。側(cè)面具有雙反射層的氮化鎵基倒裝發(fā)光二極管的制備方法，其步驟如下如圖1所示，在一藍(lán)寶石基板1上依次生長緩沖層2、外延層，其中外延層包括 N-GaN層3、多量子阱層4和P_GaN層5 ；在P_GaN層5上形成一 IT0透明導(dǎo)電層6 ；
7.分布布拉格反射層；
8.Al/Ag合金金屬反射層；
9.P電極歐姆接觸金屬層；
10.N電極歐姆接觸金屬層；
11.散熱基板
12.Ni/Au合金金屬導(dǎo)電層；
如圖2所示，通過光罩、蝕刻，將IT0透明導(dǎo)電層6所在的部分臺面蝕刻至暴露出 N-GaN 層 3 ；如圖3所示，通過切割，使外延層和IT0透明導(dǎo)電層6的側(cè)面成傾斜狀；如圖4所示，形成分布布拉格反射層7覆蓋于外延層和IT0透明導(dǎo)電層6的傾斜 側(cè)面上，其中分布布拉格反射層7由交替的高折射率Ti02材料和低折射率的Si02材料層疊 構(gòu)成；如圖5所示，在分布布拉格反射層7上形成Al/Ag合金金屬反射層8 ；如圖6所示，形成P電極歐姆接觸金屬層9于Al/Ag合金金屬反射層8上，P電極 歐姆接觸金屬層9的材料選用Ti/Au合金；形成N電極歐姆接觸金屬層10于N-GaN層3上， N電極歐姆接觸金屬層10的材料選用Ni/Au合金，至此完成GaN基LED基片的制作；如圖7所示，取一 Si散熱基板11，并在Si散熱基板11上制作出共晶焊的Ni/Au 合金金屬導(dǎo)電層12及Au金絲球焊點(diǎn)13 ；如圖8所示，采用共晶鍵合技術(shù)，將上述形成的GaN基LED基片焊接到Si散熱基板 11上，將藍(lán)寶石基板1減薄、拋光并切割成獨(dú)立的LED芯粒，至此完成本發(fā)明的制備工藝。依上述工藝制備的氮化鎵基倒裝LED芯片，如圖8所示，一藍(lán)寶石基板1 ；緩沖層 2、N-GaN層3、多量子阱層4和P-GaN層5依次層疊形成于藍(lán)寶石基板上1 ;IT0透明導(dǎo)電層 6形成于P-GaN層5上；分布布拉格反射層7覆蓋于外延層和IT0透明導(dǎo)電層6的傾斜側(cè) 面上，其中分布布拉格反射層7由交替的高折射率Ti02材料和低折射率的Si02材料組成； Al/Ag合金金屬反射層8形成于分布布拉格反射層7上；Ti/Au合金制成的P電極歐姆接觸 金屬層9形成于Al/Ag合金金屬反射層8上；由Ni/Au合金制成的N電極歐姆接觸金屬層 10形成于暴露的N-GaN層3上；P電極歐姆接觸金屬層9和N電極歐姆接觸金屬層10通過 Ni/Au合金金屬導(dǎo)電層12及Au金絲球焊點(diǎn)13與Si散熱基板11粘合。以上實(shí)施例僅供說明本發(fā)明之用，而非對本發(fā)明的限制，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變化；因此所有等同 的技術(shù)方案也應(yīng)屬于本發(fā)明的范疇，應(yīng)由各權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
側(cè)面具有雙反射層的氮化鎵基倒裝發(fā)光二極管，包括一藍(lán)寶石基板；緩沖層、N-GaN層、多量子阱層和P-GaN層依次層疊形成于藍(lán)寶石基板上；透明導(dǎo)電層形成于P-GaN層上；分布布拉格反射層覆蓋于外延層和透明導(dǎo)電層的側(cè)面；Al/Ag合金金屬反射層形成于分布布拉格反射層上；Ti/Au合金制成的P電極歐姆接觸金屬層形成于Al/Ag合金金屬反射層上；由Ni/Au合金制成的N電極歐姆接觸金屬層形成于暴露的N-GaN層上；P電極歐姆接觸金屬層和N電極歐姆接觸金屬層通過Ni/Au合金金屬導(dǎo)電層及Au金絲球焊點(diǎn)與Si散熱基板粘合。
2.側(cè)面具有雙反射層的氮化鎵基倒裝發(fā)光二極管的制備方法，其工藝步驟是1)在一藍(lán)寶石基板上依次生長緩沖層、外延層，其中外延層包括N-GaN層、多量子阱層 禾口 P-GaN 層；2)在P-GaN層上形成一透明導(dǎo)電層；3)通過光罩、蝕刻，將透明導(dǎo)電層所在的部分臺面蝕刻至暴露出N-GaN層；4)通過切割，使外延層和透明導(dǎo)電層的側(cè)面成傾斜狀；5)在上述外延層和透明導(dǎo)電層的側(cè)面形成與其覆蓋分布布拉格反射層，分布布拉格反 射層由交替的高折射率層和低折射層層疊構(gòu)成；6)在分布布拉格反射層上形成金屬反射層；7)在透明導(dǎo)電層上形成P電極歐姆接觸金屬層；8)在上述暴露出的N-GaN層上形成N電極歐姆接觸金屬層；至此完成GaN基LED基片 的制作；9)提供一散熱基板，并在其上制作出共晶焊的金屬導(dǎo)電層及金絲球焊點(diǎn)；10)將前述的GaN基LED基片焊接到散熱基板上；11)將藍(lán)寶石基板減薄、拋光并切割成獨(dú)立的LED芯粒。
3.如權(quán)利要求2所述的側(cè)面具有雙反射層的氮化鎵基倒裝發(fā)光二極管的制備方法，其 特征在于透明導(dǎo)電層選自ITO、ZnO, In摻雜ZnO、Al摻雜ZnO、Ga摻雜ZnO或前述的任意組合之一。
4.如權(quán)利要求2所述的側(cè)面具有雙反射層的氮化鎵基倒裝發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于N電極歐姆接觸金屬層材料選自Ni/Au、Cr/Pt/AU、Ti/Al/Ti/AU或前述的任意組合之一。
5.如權(quán)利要求2所述的側(cè)面具有雙反射層的氮化鎵基倒裝發(fā)光二極管的制備方法，其 特征在于P電極歐姆接觸金屬層材料選自Ti/Au、Pt/Au、Ti/Al/Ti/Au或前述的任意組合之一。
6.如權(quán)利要求2所述的側(cè)面具有雙反射層的氮化鎵基倒裝發(fā)光二極管的制備方法，其 特征在于分布布拉格反射層的高折射率層材料選自TiO、TiO2, Ti3O5, Ti203、Ta2O5, ZrO2或 前述的任意組合之一。
7.如權(quán)利要求2所述的側(cè)面具有雙反射層的氮化鎵基倒裝發(fā)光二極管的制備方法，其 特征在于分布布拉格反射層的低折射率層材料選自Si02、SiNx、Al203或前述的任意組合之
8.如權(quán)利要求2所述的側(cè)面具有雙反射層的氮化鎵基倒裝發(fā)光二極管的制備方法，其 特征是金屬反射層材料選自Al、Ag或前述的任意組合之一。
9.如權(quán)利要求2所述的側(cè)面具有雙反射層的氮化鎵基倒裝發(fā)光二極管的制備方法，其 特征是金屬導(dǎo)電層材料選自Al、Au、M或前述的任意組合之一。
10.如權(quán)利要求2所述的側(cè)面具有雙反射層的氮化鎵基倒裝發(fā)光二極管的制備方法， 其特征在于金絲球焊點(diǎn)材料為Au或Au的合金。
11.如權(quán)利要求2所述的側(cè)面具有雙反射層的氮化鎵基倒裝發(fā)光二極管的制備方法， 其特征在于GaN基LED基片與散熱基板焊接方式采用共晶鍵合或熔融鍵合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種側(cè)面兼具分布布拉格反射層和金屬反射層的雙反射層氮化鎵基倒裝發(fā)光二極管及其制備方法，緩沖層、N-GaN層、多量子阱層和P-GaN層依次層疊形成于藍(lán)寶石基板上，透明導(dǎo)電層形成于P-GaN層上，分布布拉格反射層覆蓋于外延層和透明導(dǎo)電層的側(cè)面，金屬反射層形成于分布布拉格反射層上，P電極歐姆接觸金屬層形成于合金金屬反射層上，由N電極歐姆接觸金屬層形成于暴露的N-GaN層上，P電極歐姆接觸金屬層和N電極歐姆接觸金屬層通過合金金屬導(dǎo)電層及金絲球焊點(diǎn)與散熱基板粘合；LED芯片的傾斜側(cè)面設(shè)置分布布拉格反射層與金屬反射層相結(jié)合的雙重反射結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮反射層的優(yōu)異反射性，提高發(fā)光二極管的出光效率。
文檔編號H01L33/46GK101872824SQ201010200860
公開日2010年10月27日 申請日期2010年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月7日
發(fā)明者何安和, 林科闖, 林素慧, 鄭建森 申請人:廈門市三安光電科技有限公司