專利名稱：一種采用多層介質(zhì)膜反射的垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電器件，特別是采用多層介質(zhì)膜反射的垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管制作方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管由于具有低能耗、長(zhǎng)壽命、重量輕、體積小等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣闊，目前發(fā)光二極管在汽車內(nèi)外燈光、顯示器背光、室外景觀照明，便攜式系統(tǒng)閃光燈、投影儀光源、廣告燈箱、電筒、交通燈等都有廣泛應(yīng)用。由于藍(lán)寶石襯底價(jià)格低以及技術(shù)相對(duì)成熟，目前GaN基外延生長(zhǎng)多數(shù)還是以藍(lán)寶石襯底為生長(zhǎng)襯底。然而由于藍(lán)寶石不導(dǎo)電，所以GaN基發(fā)光二極管多數(shù)米用電極在同一側(cè)的橫向結(jié)構(gòu)。對(duì)于這種橫向結(jié)構(gòu)有以下幾個(gè)方面的缺點(diǎn)，首先由于P、η電極在發(fā)光二極管的同一側(cè)，電流在n-GaN層中橫向流動(dòng)不等距，存在電流擁堵現(xiàn)象，導(dǎo)致局部發(fā)熱量高，從而可靠性受到影響；其次，橫向結(jié)構(gòu)需要刻蝕臺(tái)面，犧牲了有源區(qū)的面積；第三，由于藍(lán)寶石襯底的導(dǎo)熱性差(35W/(m*K))，還限制了 GaN基發(fā)光器件的散熱。為了克服以上問題，GaN基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管成為近年來研究的熱點(diǎn)?，F(xiàn)有技術(shù)中，垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管首先通過鍵合或電鍍的方法將轉(zhuǎn)移襯底(高熱導(dǎo)率、高熱導(dǎo)率襯底)與GaN基外延片粘合在一起，然后通過準(zhǔn)分子激光剝離的方法去除原先的藍(lán)寶石襯底，最后經(jīng)過切割分離形成垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管。對(duì)于垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管，在P型GaN表面制作具有高反射率、低比接觸電阻率的歐姆接觸層是影響其光提取效率的重要環(huán)節(jié)。當(dāng)前，制作GaN基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管，P型歐姆接觸多采用具有高反射率的金屬，比如Ag，但是眾所周知Ag的粘附性較差，所以在鍍Ag之前必須預(yù)鍍一層粘附層，然而由于粘附層的引入，勢(shì)必會(huì)降低反射率，另一方面，隨著溫度的升高金屬擴(kuò)散加劇，金屬擴(kuò)散后勢(shì)必也會(huì)影響反射率，從而影響發(fā)光二極管的光提取效率。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種采用多層介質(zhì)膜反射的垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管制作方法。它采用多層介質(zhì)膜進(jìn)一步提高垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管P型GaN歐姆接觸層的反射率，從而有效提高GaN基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管的光提取效率。為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案以如下方式實(shí)現(xiàn):
一種采用多層介質(zhì)膜反射的垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管制作方法，它包括步驟:
①在藍(lán)寶石襯底上外延生長(zhǎng)GaN基外延層，GaN基外延層從下至上依次包括η型GaN基半導(dǎo)體層、活性層和P型GaN半導(dǎo)體層；
②在P型GaN基半導(dǎo)體層上沉積多層介質(zhì)膜，去除部分區(qū)域的多層介質(zhì)膜，露出P型GaN半導(dǎo)體層表面；
③在多層介質(zhì)膜及暴露的P型GaN半導(dǎo)體層上表面沉積具有高反射率的歐姆接觸金屬
層；
④在歐姆接觸金屬層上表面沉積電鍍種子層； ⑤在電鍍種子層上表面通過電鍍的方式形成金屬襯底；
⑥將藍(lán)寶石襯底去除，并將器件倒置；
⑦在η型GaN基半導(dǎo)體層上表面沉積ρ型電極；
⑧在金屬襯底下表面沉積η型電極。在上述垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管制作方法中，所述外延生長(zhǎng)GaN基外延層是通過金屬有機(jī)氣相化學(xué)沉積MOCVD方法形成。在上述垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管制作方法中，所述沉積多層介質(zhì)膜采用蒸發(fā)、濺射或者化學(xué)沉積的方法形成；多層介質(zhì)膜的制備材料選自Si02、Ti02、ZnS、Zr02、Ta205、PbF2、MgF2或者A1203 ;去除部分區(qū)域的多層介質(zhì)膜采用濕法或干法刻蝕的方法。在上述垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管制作方法中，所述沉積具有高反射率的歐姆接觸金屬層后，對(duì)歐姆接觸金屬層進(jìn)行退火處理，退火溫度300-550°C，退火時(shí)間3-20min ;歐姆接觸金屬層的材料包含NiAgTiAu、NiAgPtAu、NiAgNiAu、NiAgWAu金屬體系。在上述垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管制作方法中，所述電鍍種子層的制備材料采用Au、N1、Cu、Ta、Ti及其合金。在上述垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管制作方法中，所述去除藍(lán)寶石襯底的方式采用激光剝離、研磨或者濕法腐蝕；所述P型電極、η型電極的沉積方式采用蒸鍍或?yàn)R射的方法。本發(fā)明由于采用了上述制作方法，利用多層介質(zhì)高反射膜合并金屬高反射膜作為垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管的高反射歐姆接觸層，可有效的減小Ag之前的預(yù)鍍金屬膜對(duì)反射率的影響，同時(shí)，也可有效的減少金屬擴(kuò)散對(duì)反射率的影響，從而可有效的增加垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管的光提取效率。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。


圖1至圖7為本發(fā)明制作方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明方法的制作步驟如下:
①首先，如圖1所示，在藍(lán)寶石襯底100上異質(zhì)外延生長(zhǎng)GaN基外延層101，GaN基外延層101從下至上依次包括η型GaN基半導(dǎo)體層、活性層和P型GaN基半導(dǎo)體層。②如圖2所示，采用電子束蒸發(fā)方法在GaN基外延層101上沉積多層介質(zhì)膜102，多層介質(zhì)膜102選用Si02與Ti02材質(zhì)，厚度分別為75nm與40nm，一共沉積10對(duì)，并通過傳統(tǒng)的光刻刻蝕工藝，暴露出部分P型GaN半導(dǎo)體層表面以作為導(dǎo)電通道。③如圖3所示，采用電子束蒸發(fā)方法在多層介質(zhì)膜102以及暴露出的部分P型GaN半導(dǎo)體層表面沉積歐姆接觸金屬層103，選用Ni/Ag/Ni/Au，厚度為1.5/300/200/300nm，然后在氮?dú)鈿夥障?00°C退火IOmin,使歐姆接觸金屬層103與ρ型GaN半導(dǎo)體層形成良好的歐姆接觸并使其余多層介質(zhì)膜102及部分暴露的ρ型GaN半導(dǎo)體層具有更好的結(jié)合力。④如圖4所示，采用電子束蒸發(fā)方法在反射型歐姆接觸金屬層103上，沉積電鍍種子層104，選用Ti/Cu，厚度為200/300nm。⑤如圖5所示，通過電鍍工藝在電鍍種子層104上形成200um的金屬襯底105。
⑥如圖6所示，用248nm的準(zhǔn)分子激光器進(jìn)行藍(lán)寶石襯底100的剝離，去掉藍(lán)寶石襯底100，所用激光能量密度980mJ/cm2，并將器件倒置。⑦如圖7所示，采用電子束蒸發(fā)方法在η型GaN基半導(dǎo)體層上沉積η型電極106，在金屬襯底105背面沉積ρ型電極107，均選用Cr/Au，厚度為100/2000nm。
權(quán)利要求
1.一種采用多層介質(zhì)膜反射的垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管制作方法，它包括步驟: ①在藍(lán)寶石襯底(100)上外延生長(zhǎng)GaN基外延層(101)，GaN基外延層(101)從下至上依次包括η型GaN基半導(dǎo)體層、活性層和P型GaN半導(dǎo)體層； ②在P型GaN基半導(dǎo)體層上沉積多層介質(zhì)膜(102)，去除部分區(qū)域的多層介質(zhì)膜(102)，露出P型GaN半導(dǎo)體層表面； ③在多層介質(zhì)膜(102)及暴露的P型GaN半導(dǎo)體層上表面沉積具有高反射率的歐姆接觸金屬層(103)； ④在歐姆接觸金屬層(103)上表面沉積電鍍種子層(104)； ⑤在電鍍種子層(104)上表面通過電鍍的方式形成金屬襯底(105)； ⑥將藍(lán)寶石襯底(100)去除，并將器件倒置； ⑦在η型GaN基半導(dǎo)體層上表面沉積P型電極(107)； ⑧在金屬襯底(105)下表面沉積η型電極(106)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管制作方法，其特征在于，所述外延生長(zhǎng)GaN基外延層(101)是通過金屬有機(jī)氣相化學(xué)沉積MOCVD方法形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管制作方法，其特征在于，所述沉積多層介質(zhì)膜(102)采用蒸發(fā)、濺射或者化學(xué)沉積的方法形成；多層介質(zhì)膜(102)的制備材料選自Si02、Ti02、ZnS、Zr02、Ta205、PbF2、MgF2或者A1203 ;去除部分區(qū)域的多層介質(zhì)膜(102)采用濕法或干法刻蝕的方法。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管制作方法，其特征在于，所述沉積具有高反射率的歐姆接觸金屬層(103)后，對(duì)歐姆接觸金屬層(103)進(jìn)行退火處理，退火溫度300-550°C，退火時(shí)間3-20min ;歐姆接觸金屬層(103)的材料包含NiAgTiAu、NiAgPtAu,NiAgNiAu > NiAgffAu 金屬體系。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管制作方法，其特征在于，所述電鍍種子層(104)的制備材料采用Au、N1、Cu、Ta、Ti及其合金。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管制作方法，其特征在于，所述去除藍(lán)寶石襯底(100)的方式采用激光剝離、研磨或者濕法腐蝕；所述P型電極(107)、η型電極(106)的沉積方式采用蒸鍍或?yàn)R射的方法。
全文摘要
一種采用多層介質(zhì)膜反射的垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管制作方法，涉及半導(dǎo)體光電器件。本發(fā)明方法包括步驟①在藍(lán)寶石襯底上外延生長(zhǎng)GaN基外延層；②在p型GaN基半導(dǎo)體層上沉積多層介質(zhì)膜，去除部分區(qū)域的多層介質(zhì)膜，露出p型GaN半導(dǎo)體層表面；③在多層介質(zhì)膜及暴露的p型GaN半導(dǎo)體層上表面沉積歐姆接觸金屬層；④在歐姆接觸金屬層上表面沉積電鍍種子層；⑤在電鍍種子層上表面形成金屬襯底；⑥將藍(lán)寶石襯底去除，并將器件倒置；⑦在n型GaN基半導(dǎo)體層上表面沉積p型電極；⑧在金屬襯底下表面沉積n型電極。本發(fā)明采用多層介質(zhì)膜進(jìn)一步提高垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管p型GaN歐姆接觸層的反射率，從而有效提高GaN基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管的光提取效率。
文檔編號(hào)H01L33/00GK103137793SQ20111037968
公開日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者郭德博 申請(qǐng)人:同方光電科技有限公司