CN104064642B - 垂直型led的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种垂直型LED的制作方法，刻蚀现有的未掺杂层作为电流阻挡层，无需额外形成绝缘介质层，减少了工艺步骤，降低生产成本，同时，形成的电流阻挡层能够在大电流下提高垂直型LED的电流扩展，使电流分布均匀，从而提高垂直型LED的发光强度。

Description

垂直型LED的制作方法
技术领域
本发明涉及LED制作领域，尤其涉及一种垂直型LED的制作方法。
背景技术
近年来，对于大功率照明发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)的研究已经成为趋势，然而传统同侧结构的LED芯片存在电流拥挤、电压过高和散热难等缺点，很难满足大功率的需求，而垂直LED芯片不仅可以有效地解决大电流注入下的拥挤效应，还可以缓解大电流注入所引起的内量子效率降低，改善垂直LED芯片的光电性能。
目前垂直LED芯片的制备工艺主要为，在衬底上(一般为蓝宝石材料)生长GaN在该GaN基外延层上制作接触层和金属反光镜层，然后采用电镀或基板键合(Wafer bonding)的方式制作导热性能良好的导热基板，同时也作为GaN基外延层的新衬底，再通过激光剥离的方法使蓝宝石衬底和GaN基外延层分离，外延层转移到金属基板上，这样使得LED芯片的散热性能会更好，之后再形成N型电极。由于垂直LED芯片电流垂直流过整个器件，在高电流驱动下N电极下面的光将会被N电极吸收而降低垂直结构的发光强度。为了解决这一问题，人们用SiO2作为介质电流阻挡层。
具体的，请参考图1a和图1b，图1a和图1b为现有技术中垂直型LED芯片形成介质电流阻挡层的结构示意图；所述垂直LED芯片依次包括：P电极10、P-GaN20、量子阱30和N-GaN40，其中，所述P-GaN20、量子阱30和N-GaN40称之为外延层，在所述N-GaN40上形成材质为SiO2的介质电流阻挡层50，然后对其进行刻蚀，仅保留部分介质电流阻挡层50，接着，在保留的介质电流阻挡层50上形成N电极60，所述N电极60全部覆盖保留的介质电流阻挡层50，并且与所述N-GaN40保持欧姆接触，借助于所述保留的介质电流阻挡层50的阻挡作用，可以减少N-GaN40与N电极40之间的电流拥挤以及N电极下面的光将会被N电极吸收而降低垂直结构的发光强度的问题。
然而，这种工艺需要额外沉积SiO2，并且还需要对沉积的SiO2进行刻蚀，这一工艺不但复杂而且增加工艺成本，不利于降低成本的量产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种垂直型LED的制作方法，无需额外形成二氧化硅，使用现有的未掺杂层作为电流阻挡层，能够降低生产陈本。
为了实现上述目的，本发明提出了一种垂直型LED的制作方法，包括步骤：
提供生长衬底，在所述生长衬底上形成有外延层，所述外延层包括未掺杂层；
在所述外延层表面依次形成金属电极和键合衬底；
剥离所述生长衬底，暴露出所述未掺杂层；
刻蚀所述未掺杂层，保留部分未掺杂层作为电流阻挡层；
形成N电极，所述N电极覆盖所述保留的未掺杂层，并且与所述外延层形成欧姆接触。
进一步的，在所述的垂直型LED的制作方法中，所述外延层包括P-GaN、量子阱和N-GaN，所述P-GaN与所述金属电极相连，所述量子阱形成于所述P-GaN和N-GaN之间。
进一步的，在所述的垂直型LED的制作方法中，在刻蚀所述未掺杂层之后，形成N电极之前，对所述N-GaN表面进行粗化处理。
进一步的，在所述的垂直型LED的制作方法中，所述粗化处理采用湿法刻蚀处理，使用的溶液为KOH或H2SO4。
进一步的，在所述的垂直型LED的制作方法中，所述金属电极依次包括电流扩展层、反射镜以及金属键合层，所述电流扩展层与所述P-GaN相连，所述反射镜位于所述电流扩展层和金属键合层之间。
进一步的，在所述的垂直型LED的制作方法中，所述电流扩展层的材质为ITO、ZnO或AZO。
进一步的，在所述的垂直型LED的制作方法中，所述反射镜的材质为Al或Ag。
进一步的，在所述的垂直型LED的制作方法中，所述金属键合层的材质为Au-Au或Au-Sn。
进一步的，在所述的垂直型LED的制作方法中，所述电流阻挡层的厚度范围是100nm～1000nm。
进一步的，在所述的垂直型LED的制作方法中，所述电流阻挡层的尺寸比所述N电极的尺寸小5μm～10μm。
进一步的，在所述的垂直型LED的制作方法中，所述N电极的材质为Ni、Au、Al、Ti、Pt、Cr、Ni/Au合金、Al/Ti/Pt/Au合金或Cr/Pt/Au合金。
进一步的，在所述的垂直型LED的制作方法中，所述键合衬底的材质为Si、WCu或MoCu。
与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：刻蚀现有的未掺杂层作为电流阻挡层，无需额外形成绝缘介质层，减少了工艺步骤，降低生产成本，同时，形成的电流阻挡层能够在大电流下提高垂直型LED的电流扩展，使电流分布均匀，从而提高垂直型LED的发光强度。
附图说明
图1a和图1b为现有技术中垂直型LED形成介质电流阻挡层的结构示意图；
图2为本发明一实施例中垂直型LED的制作方法的流程图；
图3至图9为本发明一实施例中垂直型LED制作过程中的剖面示意图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的垂直型LED的制作方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参考图2，在本实施例中，提出了一种垂直型LED的制作方法，包括步骤：
S100：提供生长衬底，在所述生长衬底上依次形成有外延层，所述外延层包括未掺杂层；
S200：在所述外延层表面依次形成金属电极和键合衬底；
S300：剥离所述生长衬底，暴露出所述未掺杂层；
S400：刻蚀所述未掺杂层，保留部分未掺杂层作为电流阻挡层；
S500：形成N电极，所述N电极覆盖所述保留的未掺杂层，并且与所述外延层形成欧姆接触。
具体的，请参考图3，在步骤S100中，所述生长衬底100通常为蓝宝石衬底、Si衬底、SiC衬底或图形化衬底，在所述生长衬底100上形成有外延层，其包括未掺杂层200，其中，所述外延层包括依次形成的N-GaN300、量子阱400和P-GaN500，所述N-GaN300与所述未掺杂层200相连，所述量子阱400形成于所述P-GaN500和N-GaN300之间。
请参考图4，在步骤S200中，在所述P-GaN500上形成金属电极600，所述金属电极600依次包括电流扩展层、反射镜以及金属键合层，所述电流扩展层与所述P-GaN500相连，所述反射镜位于所述电流扩展层和金属键合层之间，所述电流扩展层为透明导电薄膜，其材质为AZO、ITO或ZnO；所述反射镜的材质为Al或Ag，所述金属键合层的材质为Au-Au或Au-Sn，用于与后续键合衬底键合。
请参考图5，在步骤S200中，在所述金属电极600上形成键合衬底700；所述键合衬底700的材质为Si、WCu或MoCu，所述金属键合层和键合衬底700之间采用高温键合法进行键合。
请参考图6，在步骤S300中，采用激光剥离去除所述生长衬底100，暴露出所述未掺杂层200，在该步骤中，所述未掺杂层200能够在采用激光剥离去除所述生长衬底100时很好的保护位于所述未掺杂层200下方的N-GaN300，避免了N-GaN300遭受激光光斑交界带来的损伤。
请参考图7，在步骤S400中，刻蚀所述未掺杂层200，保留部分未掺杂层作为电流阻挡层210，其可以采用ICP刻蚀技术形成，所述电流阻挡层210的厚度范围是100nm～1000nm，例如是800nm，即为未掺杂层200的厚度，其中，在本实施例中，所述未掺杂层200的材质为GaN，未掺杂层200在形成外延层之前就存在，因此无需在形成N电极之前额外形成二氧化硅作为介质电流阻挡层。
请参考图8，在形成电流阻挡层210之后，形成N电极之前，对所述N-GaN300表面采用湿法刻蚀进行粗化处理。粗化处理能够使N-GaN300表面粗糙，增加其表面积，由于N-GaN300作为出光层，因此，增加的表面积可以增加出光面积，有利于提高出光效率。具体的，所述粗化处理使用的溶液可以为KOH或H2SO4。
请参考图9，在步骤S500中，采用蒸镀方式在所述电流阻挡层210的表面形成N电极800，所述N电极800包围所述电流阻挡层210，并且与所述N-GaN300欧姆接触，用于导电。为了保证所述N电极800能够与N-GaN300有很好的欧姆接触，形成的电流阻挡层210图形尺寸比所述N电极800的尺寸小5μm～10μm即可。其中，所述N电极800的材质为Ni、Au、Al、Ti、Pt、Cr、Ni/Au合金、Al/Ti/Pt/Au合金或Cr/Pt/Au合金。
综上，在本发明实施例提供的垂直型LED的制作方法中，刻蚀现有的未掺杂层作为电流阻挡层，无需额外形成绝缘介质层，减少了工艺步骤，降低生产成本，同时，形成的电流阻挡层能够在大电流下提高垂直型LED的电流扩展，使电流分布均匀，从而提高垂直型LED的发光强度。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种垂直型LED的制作方法，包括步骤：
提供生长衬底，在所述生长衬底上形成有外延层，所述外延层包括未掺杂层；
在所述外延层表面依次形成金属电极和键合衬底；
剥离所述生长衬底，暴露出所述未掺杂层；
刻蚀所述未掺杂层，保留部分未掺杂层作为电流阻挡层；
形成N电极，所述N电极覆盖所述保留的未掺杂层，并且与所述外延层形成欧姆接触。
2.如权利要求1所述的垂直型LED的制作方法，其特征在于，所述外延层包括P-GaN、量子阱和N-GaN，所述P-GaN与所述金属电极相连，所述N-GaN与所述未掺杂层相连，所述量子阱形成于所述P-GaN和N-GaN之间。
3.如权利要求2所述的垂直型LED的制作方法，其特征在于，在刻蚀所述未掺杂层之后，形成N电极之前，对所述N-GaN表面进行粗化处理。
4.如权利要求3所述的垂直型LED的制作方法，其特征在于，所述粗化处理采用湿法刻蚀处理，使用的溶液为KOH或H2SO4。
5.如权利要求2所述的垂直型LED的制作方法，其特征在于，所述金属电极依次包括电流扩展层、反射镜以及金属键合层，所述电流扩展层与所述P-GaN相连，所述反射镜位于所述电流扩展层和金属键合层之间。
6.如权利要求5所述的垂直型LED的制作方法，其特征在于，所述电流扩展层的材质为ITO、ZnO或AZO。
7.如权利要求5所述的垂直型LED的制作方法，其特征在于，所述反射镜的材质为Al或Ag。
8.如权利要求5所述的垂直型LED的制作方法，其特征在于，所述金属键合层的材质为Au-Au或Au-Sn。
9.如权利要求1所述的垂直型LED的制作方法，其特征在于，所述电流阻挡层的厚度范围是100nm～1000nm。
10.如权利要求1所述的垂直型LED的制作方法，其特征在于，所述电流阻挡层的尺寸比所述N电极的尺寸小5μm～10μm。
11.如权利要求1所述的垂直型LED的制作方法，其特征在于，所述N电极的材质为Ni、Au、Al、Ti、Pt、Cr、Ni/Au合金、Al/Ti/Pt/Au合金或Cr/Pt/Au合金。
12.如权利要求1所述的垂直型LED的制作方法，其特征在于，所述键合衬底的材质为Si、WCu或MoCu。
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