专利名称：具有双反射层的氮化镓基倒装发光二极管及其制备方法
技术领域：
本发明涉及氮化镓基发光二极管，尤其是一种具有双反射层的氮化镓基倒装发光 二极管及其制备方法。
背景技术：
发光二极管具有体积小、亮度高、功耗小、寿命长等优点，随着功率型GaN基LED的 光效不断提高，LED灯具替代传统照明光源是大势所趋，但高亮度LED生产成本较高、发光 效率较低，因此高亮度LED仍难以大规模推广应用。中国发明专利(公开号CN1622349A)所公开的倒装芯片发光二极管及其制造方 法，倒装芯片型发光器件包括衬底、n型覆层、有源层、P型覆层、由掺杂了锑、氟、磷、砷中至 少一种的氧化锡形成的欧姆接触层、以及由反射材料形成的反射层；该发明通过应用具有 低表面电阻率和高载流子浓度的导电氧化物电极结构，提高了电流-电压特性和耐久性； 但该发明采用单一金属膜作为出光反射层，金属膜仍然会吸收一部分光，而且绝缘介质膜 作为阻挡层仍可能与反射金属膜或其它电极金属发生扩散效应，导致金属反射层的反射率 降低。
发明内容
为解决上述发光二极管的所存在的问题，本发明旨在提供一种具有双反射层的氮 化镓基倒装发光二极管及其制备方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是具有双反射层的氮化镓基倒装发光 二极管的制备方法，其制作步骤如下1)在蓝宝石基板上依次生长GaN缓冲层、N_GaN层、多量子阱层和P_GaN层；2)形成透明导电层于P-GaN层上；3)通过光罩、蚀刻，将透明导电层所在的部分台面蚀刻至暴露出N-GaN层；4)形成N电极欧姆接触金属层于N-GaN层上；5)形成布拉格反射层于透明导电层上；6)形成开口结构于布拉格反射层中，使布拉格反射层呈网格状分布并暴露出透明 导电层表面的一部分；7)形成金属反射层设于分布布拉格反射层与透明导电层的表面暴露部分上，并填 满上述开口结构；8)形成P电极欧姆接触金属层于金属反射层上；9)形成Si02钝化层覆盖于P电极欧姆接触金属层、暴露的N-GaN层及N电极欧姆 接触金属层上；10)通过光罩、蚀刻，在Si02钝化层上制作接触窗口 ；11)取一散热基板，在散热基板上制作出共晶焊的金属导电层及金丝球焊点；12)将步骤1) 10)形成的GaN基LED基片焊接到前一步骤的散热基板上；
13)将蓝宝石基板减薄、抛光并切割成独立的LED芯粒。由上述工艺制得的具有双反射层的氮化镓基倒装发光二极管，其特征在于在蓝 宝石基板上依次生长GaN缓冲层、N-GaN层、多量子阱层和P-GaN层；在P_GaN层上形成透明 导电层；在N-GaN层上形成N电极欧姆接触金属层；网格状分布的布拉格反射层形成于透 明导电层上；金属反射层形成于布拉格反射层与透明导电层的表面暴露部分上；金属反射 层上形成P电极欧姆接触金属层；Si02钝化层覆盖于P电极欧姆接触金属层、暴露的N-GaN 层及N电极欧姆接触金属层上，在Si02钝化层形成一接触窗口 ；Si02钝化层的接触窗口通 过金属导电层及金丝球焊点与Si散热基板粘合。本发明中，所述的透明导电层选自几0、2110、111掺杂211041掺杂2110、6￡1掺杂2110 或前述的任意组合之一 ；N电极欧姆接触金属层材料选自Ni/Au、Cr/Pt/Au、Ti/Al/Ti/Au 或前述的任意组合之一 ；P电极欧姆接触金属层材料选自Ti/Au、Pt/Au、Ti/Al/Ti/Au或前 述的任意组合之一；布拉格反射层由交替的高折射率和低折射率材料层组成，高折射率层 材料选自TiO、Ti02、Ti305、Ti203、Ta205、Zr02或前述的任意组合之一，低折射率层材料选自 Si02、SiNx、Al203或前述的任意组合之一；布拉格反射层的图案形状为矩形、圆形或多边形； 金属反射层材料选自Al、Ag或前述的组合之一；金属导电层材料选自Al、Au、Ni或前述的 任意组合之一；金丝球焊点材料为Au或Au的合金；GaN基LED基片与散热基板的焊接采用 共晶键合或熔融键合。与现有技术相比，本发明采用分布布拉格反射层与金属反射层相结合的双重反射 结构，充分发挥了反射层的优异反射性，大大提高发光二极管的发光效率；在分布布拉格反 射层中制作开口结构用于填充金属反射层，形成导电功能，避免传统倒装发光二极管中金 属反射层与其它金属电极相互扩散而使金属反射层的反射率降低的现象发生。
图1 图10是本发明氮化镓基倒装发光二极管芯片制备过程的截面示意图
图中附图标识如下
1.蓝宝石基板2. GaN缓冲层
3. N-GaN 层4.多量子阱层
5. P-GaN 层6. IT0透明导电层
7. N电极欧姆接触金属层8.布拉格反射层
9.金属反射层10. P电极欧姆接触金属层
11. Si02钝化层12.散热基板
13.金属导电层14.金丝球焊点
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。兼具分布布拉格反射层和金属反射层的双反射层的氮化镓基倒装发光二极管的 制备工艺，其步骤如下如图1所示，在蓝宝石基板1上依次生长GaN缓冲层2、N_GaN层3、多量子阱层4 禾口 P-GaN 层 5 ；
5
如图2所示，形成IT0透明导电层6于P-GaN层5上；如图3所示，通过光罩、蚀刻，将IT0透明导电层6所在的部分台面蚀刻至暴露出 N-GaN 层 3 ；如图4所示，形成N电极欧姆接触金属层7于N-GaN层3上，N电极欧姆接触金属 层7选用Ni/Au合金；如图5所示，形成分布布拉格反射层8于IT0透明导电层6上，并通过光罩与蚀刻 方式，形成开口结构于分布布拉格反射层8中，使分布布拉格反射层8图案为矩形呈网格状 分布，并暴露出IT0透明导电层6表面的一部分，其中分布布拉格反射层8由交替的高折射 率Ti02材料和低折射率的Si02材料组成；如图6所示，形成Al/Ag合金金属反射层9设分布布拉格反射层8与IT0透明导 电层6的表面暴露部分上，并填满上述开口结构；如图7所示，形成P电极欧姆接触金属层10于Al/Ag合金金属反射层9上，P电 极欧姆接触金属层10选用Ti/Au合金；如图8所示，形成Si02钝化层11覆盖于P电极欧姆接触金属层10、暴露的N-GaN 层3及N电极欧姆接触金属层7上，并通过光罩、蚀刻，在Si02钝化层11上制作接触窗口 ；如图9所示，取一 Si散热基板12，并在Si散热基板12上制作出共晶焊的Ti/Au 合金金属导电层13及Au金丝球焊点14 ；如图10所示，选用共晶键合技术，将上述形成的GaN基LED基片焊接到前一步骤 的散热基板上，将蓝宝石基板1减薄、抛光并切割成独立的LED芯粒。依上述工艺制得的氮化镓基倒装LED芯片，如图10所示，包括蓝宝石基板1 ；在 蓝宝石基板1上依次形成GaN缓冲层2、N-GaN层3、多量子阱层4和P_GaN层5 ;IT0透明 导电层6形成于P-GaN层5上；由Ni/Au合金制成的N电极欧姆接触金属层7形成于N_GaN 层3上；图案为矩形呈网格状分布的布拉格反射层8形成于IT0透明导电层6上，其中分布 布拉格反射层8由交替的高折射率Ti02材料和低折射率的Si02材料组成；Al/Ag合金金属 反射层9形成于分布布拉格反射层8与IT0透明导电层6的表面暴露部分上；由Ti/Au合 金制成的P电极欧姆接触金属层10形成于Al/Ag合金金属反射层9上；Si02钝化层11覆 盖于P电极欧姆接触金属层10、暴露的N-GaN层3及N电极欧姆接触金属层7上，在Si02 钝化层11上制作接触窗口 ；Si02钝化层11的接触窗口通过Ti/Au合金金属导电层13及Au 金丝球焊点14与Si散热基板12粘合。以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，本领域的普通技术人员， 在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化。因此，所有等同的技 术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求限定。
权利要求
具有双反射层的氮化镓基倒装发光二极管，其特征在于在蓝宝石基板上依次生长GaN缓冲层、N-GaN层、多量子阱层和P-GaN层；在P-GaN层上形成透明导电层；在N-GaN层上形成N电极欧姆接触金属层；网格状分布的布拉格反射层形成于透明导电层上；金属反射层形成于布拉格反射层与透明导电层的表面暴露部分上；金属反射层上形成P电极欧姆接触金属层；SiO2钝化层覆盖于P电极欧姆接触金属层、暴露的N-GaN层及N电极欧姆接触金属层上，在SiO2钝化层形成一接触窗口；SiO2钝化层的接触窗口通过金属导电层及金丝球焊点与Si散热基板粘合。
2.具有双反射层的氮化镓基倒装发光二极管的制备方法，其工艺步骤如下1)在蓝宝石基板上依次生长GaN缓冲层、N-GaN层、多量子阱层和P_GaN层；2)形成透明导电层于P-GaN层上；3)通过光罩、蚀刻，将透明导电层所在的部分台面蚀刻至暴露出N-GaN层；4)形成N电极欧姆接触金属层于N-GaN层上；5)形成布拉格反射层于透明导电层上；6)形成开口结构于布拉格反射层中，使布拉格反射层呈网格状分布并暴露出透明导电 层表面的一部分；7)形成金属反射层设于分布布拉格反射层与透明导电层的表面暴露部分上，并填满上 述开口结构；8)形成P电极欧姆接触金属层于金属反射层上；9)形成Si02钝化层覆盖于P电极欧姆接触金属层、暴露的N-GaN层及N电极欧姆接触 金属层上；10)通过光罩、蚀刻，在Si02_化层上制作接触窗口；11)取一散热基板，在散热基板上制作出共晶焊的金属导电层及金丝球焊点；12)将步骤1) 10)形成的GaN基LED基片焊接到前一步骤的散热基板上；13)将蓝宝石基板减薄、抛光并切割成独立的LED芯粒。
3.如权利要求2所述的具有双反射层的氮化镓基倒装发光二极管的制备方法，其特征 在于透明导电层选自ITO、ZnO、In掺杂ZnO、A1掺杂ZnO、Ga掺杂ZnO或前述的任意组合之一。
4.如权利要求2所述的具有双反射层的氮化镓基倒装发光二极管的制备方法，其特征 在于N电极欧姆接触金属层材料选自Ni/Au、Cr/Pt/AU、Ti/Al/Ti/AU或前述的任意组合之一o
5.如权利要求2所述的具有双反射层的氮化镓基倒装发光二极管的制备方法，其特征 在于P电极欧姆接触金属层材料选自Ti/Au、Pt/Au、Ti/Al/Ti/Au或前述的任意组合之一。
6.如权利要求2所述的具有双反射层的氮化镓基倒装发光二极管的制备方法，其特征 在于布拉格反射层由交替的高折射率和低折射率材料层组成，高折射率层材料选自TiO、 Ti02、Ti305、Ti203、Ta205、&02或前述的任意组合之一，低折射率层材料选自Si02、SiNx、Al203 或前述的任意组合之一。
7.如权利要求2或6所述的具有双反射层的氮化镓基倒装发光二极管的制备方法，其 特征在于布拉格反射层的图案形状为矩形、圆形或多边形。
8.如权利要求2所述的具有双反射层的氮化镓基倒装发光二极管的制备方法，其特征 在于金属反射层材料选自Al、Ag或前述的组合之一。
9.如权利要求2所述的具有双反射层的氮化镓基倒装发光二极管的制备方法，其特征 在于金属导电层材料选自Al、Au、Ni或前述的任意组合之一。
10.如权利要求2所述的具有双反射层的氮化镓基倒装发光二极管的制备方法，其特 征在于金丝球焊点材料为Au或Au的合金。
11.如权利要求2所述的具有双反射层的氮化镓基倒装发光二极管的制备方法，其特 征在于GaN基LED基片与散热基板的焊接采用共晶键合或熔融键合。
全文摘要
本发明公开的一种具有双反射层的氮化镓基倒装发光二极管及其制备方法，其采用分布布拉格反射层与金属反射层相结合的双重反射结构，充分发挥了反射层的优异反射性，大大提高发光二极管的发光效率；在分布布拉格反射层中制作开口结构用于填充金属反射层，形成导电功能，避免传统倒装发光二极管中金属反射层与其它金属电极相互扩散而致使金属反射层的反射率降低的现象发生。
文档编号H01L33/46GK101859861SQ20101018014
公开日2010年10月13日 申请日期2010年5月13日 优先权日2010年5月13日
发明者何安和, 彭康伟, 林科闯, 林素慧, 郑建森 申请人:厦门市三安光电科技有限公司