CN101304063A

CN101304063A - 发光二极管的制作方法

Info

Publication number: CN101304063A
Application number: CNA2008100401726A
Authority: CN
Inventors: 陈静; 孙佳胤; 王曦
Original assignee: Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Current assignee: Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Priority date: 2008-07-03
Filing date: 2008-07-03
Publication date: 2008-11-12

Abstract

本发明涉及一种发光二极管的制作方法，包括下步骤：采用具有六方晶格的外延衬底；在外延衬底表面生长发光层；采用导电支撑衬底；将导电支撑衬底同外延衬底表面的发光层键合；除去外延衬底。本发明的优点在于，采用具有六方晶像的外延衬底生长发光层，可以保证发光层的晶体质量；采用同导电支撑衬底键合并剥离外延衬底的方法，解决了外延衬底不导电、无法制作垂直结构的技术问题。

Description

发光二极管的制作方法

技术领域

本发明涉及光电子器件的制造领域，尤其涉及一种发光二极管的制作方法。

背景技术

发光二极管(LED)是目前光电子领域内非常重要的一种发光器件，被广泛地应用在显示器背光源、通用照明、医学检测等诸多领域。目前限制LED进一步应用的关键因素之一是LED的发光效率仍然不能满足人们的需要，因此，提高LED的发光效率，可以促进LED得到更加广泛的应用。

采用蓝宝石或者其他具有六方晶格的衬底生长III-V族化合物半导体材料作为发光层，例如GaAs/InGaAs或者GaN/InGaN，进而制作LED器件，是现有技术中一种常见的制作LED的方法。由于作为衬底的蓝宝石是绝缘的，因此LED的两个电极都必须制作在发光层的表面，从而牺牲了LED器件的发光面积中的一部分，降低了发光效率。对于II-VI族化合物半导体，如ZnO，在制作LED是也面临类似的情况。

采用单晶硅衬底或者其他导电衬底生长化合物半导体材料作为发光层，用以制作LED器件，可以将两个电极分别制作在发光层表面和衬底背面，实现所谓的“单电极结构”，理论上可以提高LED的发光效率，并且相对于两个电极都制作在外延层表面的情况而言，单电极结构可以降低LED在工作中的电阻，理论上也可以进一步提高发光效率。

但是从实际情况看来，现有的单电极结构对发光效率的提升并不明显，甚至略有降低，其原因在于，在硅衬底或者其他导电衬底上生长的化合物半导体材料作为发光层，其晶体质量同采用蓝宝石衬底生长相比相差甚远。由于晶体质量差而对发光效率的降低效果，抵消了单电极结构的其他诸多优势对发光效率的贡献。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种发光二极管的制作方法，既可以保证发光层的晶体质量，又可以形成具有单电极结构的发光二极管，从而提高发光二极管的发光效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种发光二极管的制作方法，包括如下列步骤：

(1)采用具有六方晶格的外延衬底，用金属有机物化学气相淀积的方法，在外延衬底表面生长发光层；

(2)采用掺杂的单晶硅衬底作为导电支撑衬底，将导电支撑衬底同外延衬底表面的发光层键合；

(3)除去外延衬底。

所述的具有六方晶格的外延衬底为蓝宝石衬底。

所述的发光层为GaN/InGaN复合结构，包括N型GaN层、GaN/InGaN多量子阱层以及P型GaN层。

所述的导电支撑衬底为N型掺杂的单晶硅衬底。

所述的除去外延衬底的方法选用机械研磨或腐蚀或激光剥离中的至少一种方法。

所述的在导电支撑衬底的表面和发光层的表面制作导电的键合媒介层，所述键合媒介层的材料为金属。

所述的金属为银、铝中的一种或两种。

有益效果

1、采用具有六方晶像的外延衬底生长发光层，可以保证发光层的晶体质量；

2、采用同导电支撑衬底键合并剥离外延衬底的方法，解决了外延衬底不导电、无法制作垂直结构的技术问题。

附图说明

图1为本发明提供的发光二极管的制作方法具体实施方式的实施工艺流程图；

图2至图9所示为本发明提供的发光二极管的制作方法具体实施方式的实施工艺示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1所示为本发明提供的发光二极管的制作方法具体实施方式的实施工艺流程图。步骤S10，提供具有六方晶格的外延衬底；步骤S11，在外延衬底表面生长发光层；步骤S12，提供导电支撑衬底；步骤S13，在导电支撑衬底的表面和发光层的表面制作导电的键合媒介层，用于键合工艺；步骤S14，将导电支撑衬底同外延衬底表面的发光层键合；步骤S15，除去外延衬底。

如图2所示，参考步骤S10，提供具有六方晶格的外延衬底100。本具体实施方式中，所述具有六方晶格的外延衬底100为蓝宝石衬底。蓝宝石衬底是目前化合物半导体生长工艺中的首选衬底。由于目前常用的化合物半导体衬底多为六方晶格，因此采用同样具有六方晶格的蓝宝石衬底用于材料生长，得到的材料晶体质量较高，且蓝宝石成本较低。与之相比，同质衬底或者其他六方晶格衬底也是可选的衬底材料。所谓同质衬底是指衬底材料与将要生长的材料相同且具有一定厚度的衬底。例如对于GaN晶体的外延生长，具有300μm厚度的GaN晶体衬底就是一种同质衬底。此种衬底成本昂贵，不是优选的材料。

如图3所示，参考步骤S11，在外延衬底100表面生长发光层110。发光层具有由化合物半导体构成的多层复合结构。所述化合物半导体包括III-V族半导体或者II-VI族半导体。在目前LED领域中，最为常见的用于生长的外延材料为所述发光层为GaN/InGaN多层复合结构，包括N型GaN层、GaN/InGaN多量子阱层以及P型GaN层。

如图4所示，参考步骤S12，提供导电支撑衬底200。所述导电支撑衬底200为掺杂的单晶硅衬底。单晶硅衬底污染小，价格低廉，是目前半导体工艺中最常见的衬底，与现有半导体工艺兼容性好，因此是一种优选的衬底。尤其是N型掺杂的单晶硅衬底，载流子迁移率高，较之P型单晶硅和本征单晶硅来说是一种优选方案。

附图5所示，参考步骤S13，在导电支撑衬底200的表面和发光层110的表面制作导电的键合媒介层102和202，用于键合工艺。

生长键合媒介层102和202的目的在于提高键合面的接触质量，因此是可选的步骤。所述键合媒介层102和202的材料优选为金属，尤其可以选自于银、铝中的一种或两种。由于金属的原子迁移率较高，在界面处容易相互扩散，因此采用金属作为键合媒介层有利于提高键合的质量。并且金属表面反射率高，可以用来起到反射层的作用，有利于防止制作成LED之后，发光层110激发的光线从衬底泄漏。

如图6所示，参考步骤S14，将导电支撑衬底200同外延衬底表面100的发光层110键合。在生长键合媒介层131和132的情况下，此步骤通过键合媒介层实现。键合工艺作为半导体领域内的常见工艺，是本领域内技术人员的公知技术，此处不再赘述。

如图7所示，参考步骤S15，除去外延衬底100。根据外延衬底100的类型，可以选择机械研磨、腐蚀以及激光剥离中的一种或多种，用于除去外延衬底。例如对于蓝宝石衬底，通常选择激光剥离的方法，而对于单晶硅衬底，则可以选择机械研磨然后腐蚀的方法。在上述步骤实施完毕后，仍要实施制作电极等步骤。如图8所示，生长电极层301和302；如图9所示，在电极层301和302上形成电极图形。在上述步骤实施完毕后，还需要将芯片切割并封装，最终得到垂直结构的LED。上述步骤均为LED制作领域内的常见工艺。

Claims

1.一种发光二极管的制作方法，包括下列步骤：

(3)除去外延衬底。

2.根据权利要求1所述的一种发光二极管的制作方法，其特征在于：所述的具有六方晶格的外延衬底为蓝宝石衬底。

3.根据权利要求1所述的一种发光二极管的制作方法，其特征在于：所述的发光层为GaN/InGaN复合结构，包括N型GaN层、GaN/InGaN多量子阱层以及P型GaN层。

4.根据权利要求1所述的一种发光二极管的制作方法，其特征在于：所述的导电支撑衬底为N型掺杂的单晶硅衬底。

5.根据权利要求1所述的一种发光二极管的制作方法，其特征在于：所述的在导电支撑衬底的表面和发光层的表面制作导电的键合媒介层，所述键合媒介层的材料为金属。

6.根据权利要求1所述的一种发光二极管的制作方法，其特征在于：所述的除去外延衬底的方法选用机械研磨或腐蚀或激光剥离中的至少一种方法。

7.根据权利要求6所述的一种发光二极管的制作方法，其特征在于：所述的金属为银、铝中的一种或两种。