CN102969422A - 高出光率倒装结构led的制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种高出光率倒装结构LED的制作方法，包括：在衬底上依次制作氮化镓成核层、氮化镓缓冲层、n型氮化镓电子注入层、多量子阱层、p型GaN空穴注入层、电流扩展层；用树脂将一临时基板与电流扩展层粘接；将衬底剥离；去掉临时基板，形成基片；对基片进行粗化处理；刻蚀，形成台面；在台面上制作N型金属电极，在电流扩展层上制作P型金属电极，形成芯片；在一基板上依次制作一绝缘层和电路层；在电路层上面的一侧植金属球，在另一侧植金属球，其分别与N型金属电极和P型金属电极对应；在暴露的电路层制作一层反光层；采用倒装焊或者键合的方法，将芯片上的N型金属电极和P型金属电极倒装在电路层上的金属球和金属球上，完成LED的制作。

Description

高出光率倒装结构LED的制作方法
技术领域
本发明属于半导体技术领域，特别是指一种高出光率倒装结构LED的制作方法。
背景技术
GaN基蓝光二极管研制成功，弥补了发光二极管家族色系不全的缺陷，从而使得全色光谱显示和白光照明成为可能。发光二极管具有光电转换效率高、绿色环保、寿命长、响应速度快、色彩丰富、体积小等优点，是人类照明史上继爱迪生发明白炽灯之后的又一次革命。然而，发光二极管真正走向民用照明，还要面临材料、器件、封装等环节的重重挑战。目前面临的衬底材料及GaN材料高的折射率，就是一大难题，因为大部分的光在芯片内部反射吸收，造成了器件外量子效率低，为此，提高LED出光率成为一项研究热点，发展出了很多提高外量子效率的方法，如对芯片材料进行粗化处理，对器件进行形貌结构设计，尝试不同的封装形式等，期望获得比较好的出光效果，每一种方法都具有各自的优缺点，对提高LED出光率的研究还在不断的探索。
发明内容
本发明的目的在于，公开一种高出光率倒装结构的LED的制作方法，该高出光率倒装结构的LED较传统的倒装结构LED具有更好的出光率和散热性能。
本发明提供一种高出光率倒装结构LED的制作方法，包括如下步骤：
步骤1：在衬底上依次制作氮化镓成核层、氮化镓缓冲层、n型氮化镓电子注入层、多量子阱层、p型GaN空穴注入层、电流扩展层；
步骤2：用树脂将一临时基板与电流扩展层粘接；
步骤3：采用激光剥离的方法，将衬底剥离；
步骤4：用腐蚀液将电流扩展层上的树脂和临时基板去掉，形成基片；
步骤5：对基片的侧壁及氮化镓成核层的表面进行粗化处理；
步骤6：从该电流扩展层表面的一侧向下刻蚀，刻蚀深度至n型氮化镓电子注入层内，使得该n型氮化镓电子注入层的一侧形成台面；
步骤7：在该n型氮化镓电子注入层的台面上制作N型金属电极，在电流扩展层上制作P型金属电极，形成芯片；
步骤8：取一基板，在其上依次制作一绝缘层和电路层；
步骤9：在电路层上面的一侧植金属球，在另一侧植金属球，其分别与N型金属电极和P型金属电极对应；
步骤10：在暴露的电路层制作一层反光层；
步骤11：采用倒装焊或者键合的方法，将芯片上的N型金属电极和P型金属电极倒装在电路层上的金属球和金属球上，完成LED的制作。
本发明的有益效果是，在所述的高出光率倒装结构的LED中，采用了高导热、高透光性石墨烯制成电流扩展层，同时在电路层上方制作一层绝缘反光层，将芯片下方透出的光进行很好的反射，去除了高折射率的衬底材料，并对芯片侧壁和去除衬底的面进行粗化，减少光的全反射及光吸收率，最终提高LED出光率。
附图说明
为进一步说明本发明的技术内容，以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明，其中：
图1是本发明的制备流程图；
图2是本发明未进行剥离衬底的结构示意图；
图3是本发明的高出光率倒装结构LED结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1所示，同时配合图2和图3，本发明提供一种高出光率倒装结构LED的制作方法，包括如下步骤：
步骤1：在衬底1上依次制作氮化镓成核层2，厚度为0.1-0.2μm、氮化镓缓冲3，层厚度为1.8-2.2μm、n型氮化镓电子注入层4，厚度为2-3μm、多量子阱层10，厚度为0.1-0.18μm、p型GaN空穴注入层11，厚度为200-250nm、然后置于王水中浸泡半小时，再在硫酸双氧水(1∶1)混合溶液中及HF酸分别浸泡10分钟。去离子水清洗干净后，电子束蒸发电流扩展层12，其厚度为300nm，所述电流扩展层12的材料为石墨烯，这里选择石墨烯作为电流扩展层，因为它较传统的ITO材料具有更好的光透性、导电性及导热性，可以有效的提高出光效率，降低电流拥挤效应和器件串联电阻，减小了焦耳热的产生，同时导热性能优良，增强了器件的可靠性；所述衬底1的材料为蓝宝石、Si、SiC、GaAs或玻璃，该多量子阱层10中的每一量子阱层包括：GaN/InGaN，该多量子阱层10的周期数为3-12；
步骤2：用树脂将一临时基板与电流扩展层12粘接；这里的树脂材料采用光固化粘合剂，又称感光树脂，可以通过紫外光照射的方法固化树脂，起到粘接作用，工艺简单。增加临时基板可以有效的保障激光剥离工艺的可实施性与可靠性；
步骤3：采用激光剥离的方法，将衬底1剥离；
步骤4：用腐蚀液将电流扩展层12上的树脂和临时基板去掉，形成基片。临时基板可以再次利用，减少浪费；
步骤5：对基片的侧壁及氮化镓成核层2的表面进行粗化处理。粗糙化的界面能散射从有源区发射的光子，使得原本全反射的光子有机会出射到器件外部，能有效提高光提取效率；
步骤6：从该电流扩展层12表面的一侧向下刻蚀，刻蚀深度至n型氮化镓电子注入层4内，使得该n型氮化镓电子注入层4的一侧形成台面41，刻蚀台面，用ICP刻蚀，压力在4mTorr，功率用450/75W，所使用的气体为Cl2、Ar2、BCl3，流量分别为40sccm、5sccm、5sccm；
步骤7：在该n型氮化镓电子注入层4的台面41上制作N型金属电极5，在电流扩展层12上制作P型金属电极13，形成芯片；
步骤8：取一基板9，在其上依次制作一绝缘层8和电路层7，该基板9的材料为硅片或陶瓷；
步骤9：在电路层7上面的一侧植金属球6，在另一侧植金属球14，其分别与N型金属电极5和P型金属电极13对应；
步骤10：在暴露的电路层7制作一层反光层15，该反光层15的材料为具有反光功能的绝缘材料，反光层可以有效的提高器件的出光效率；
步骤11：采用倒装焊或者键合的方法，将芯片上的N型金属电极5和P型金属电极13倒装在电路层7上的金属球6和金属球14上，完成LED的制作。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高出光率倒装结构LED的制作方法，包括如下步骤：
步骤1：在衬底上依次制作氮化镓成核层、氮化镓缓冲层、n型氮化镓电子注入层、多量子阱层、p型GaN空穴注入层、电流扩展层；
步骤2：用树脂将一临时基板与电流扩展层粘接；
步骤3：采用激光剥离的方法，将衬底剥离；
步骤4：用腐蚀液将电流扩展层上的树脂和临时基板去掉，形成基片；
步骤5：对基片的侧壁及氮化镓成核层的表面进行粗化处理；
步骤6：从该电流扩展层表面的一侧向下刻蚀，刻蚀深度至n型氮化镓电子注入层内，使得该n型氮化镓电子注入层的一侧形成台面；
步骤7：在该n型氮化镓电子注入层的台面上制作N型金属电极，在电流扩展层上制作P型金属电极，形成芯片；
步骤8：取一基板，在其上依次制作一绝缘层和电路层；
步骤9：在电路层上面的一侧植金属球，在另一侧植金属球，其分别与N型金属电极和P型金属电极对应；
步骤10：在暴露的电路层制作一层反光层；
步骤11：采用倒装焊或者键合的方法，将芯片上的N型金属电极和P型金属电极倒装在电路层上的金属球和金属球上，完成LED的制作。
2.根据权利要求1所述的高出光率倒装结构LED的制作方法，其中衬底的材料为蓝宝石、Si、SiC、GaAs或玻璃。
3.根据权利要求1所述的高出光率倒装结构LED的制作方法，其中电流扩展层的材料为石墨烯。
4.根据权利要求1所述的高出光率倒装结构LED的制作方法，其中反光层的材料为具有反光功能的绝缘材料。
5.根据权利要求1所述的高出光率倒装结构LED的制作方法，其中基板的材料为硅片或陶瓷。
6.根据权利要求1所述的高出光率倒装结构LED的制作方法，其中多量子阱层中的每一量子阱层包括：GaN/InGaN。
7.根据权利要求6所述的高出光率倒装结构LED的制作方法，其中多量子阱层的周期数为3-12。
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