专利名称：一种使用键合技术的透明电极发光二极管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用键合工艺以后使用透明电极作为接触电极的发光二极管芯片(LED)的制造方法， 尤其涉及一种使用透明电极作为n型氮化镓(GaN)接触电极的蓝、绿光发光二极管芯片的制造方法。该 结构通过优化LED工作电流密度分布，使LED芯片产生的光能够更有效的发射出来，从而提高LED的亮 度，达到增大出光效率的目的。
背景技术：
通常蓝、绿光发光二极管(LED)的基本结构是在蓝宝石衬底上外延生长InGaN/GaN发光外延层，然 后在外延层上制作p、 n金属电极，通过注入电流，使其将电能转换成光能。图l所示的是典型的蓝、绿 光LED芯片的剖面结构示意图。芯片主要由三部分组蓝宝石衬底l，发光外延层2，金属电极3(包含p、 n两个电极)。p电极是制作在p型GaN层上,为了改善电流注入的均匀性，通常需要在p型GaN层上先沉 积一层透明导电接触层。负极金属电极是制作在n型GaN层上，这需要将部分外延层刻蚀，露出n型GaN。 这种将两个电极制作在同一侧的器件结构是为了克服蓝宝石衬底不导电的问题。但是这种结构同时也缩小 了芯片表面发光区的面积，降低了芯片的发光效率。此外，因为蓝宝石衬底的导热系数不是很好，蓝宝石 衬底作为芯片与外界的散热通道不利于LED芯片在工作过程中有效散热，从而影会响芯片工作时的可靠性。
为了解决散热问题，有一种使用键合技术的LED器件方案已经被提出。图2所示的是采用键合 (bonding)技术的蓝、绿光LED结构通常形式。图中4是n型GaN接触电极；5是表面粗糙化的n型GaN; 6是多量子阱发光层；7是p型GaN; 8是p型GaN接触、反光层；9是金属焊料；IO是导电导热衬底。 这种器件结构使用导热性能更好的材料代替导热性能较差的蓝宝石衬底，可以有效的避免由于LED在工 作过程中因为散热不及时，温度升高而引起的器件性能下降。良好的器件的散热能力，可以增大LED :L: 作时的注入电流，从而提高亮度。
这种器件结构的电极4既是与n型GaN形成欧姆接触的金属层，也是焊线的压焊点，它在光输出效 率方面存在一个不足之处电流通过n型GaN接触电极4注入，表面粗糙化的n型GaN作为电流扩展层， 由于n型GaN本身存在一定的电阻，这样就导致n型GaN接触电极下的注入电流密度最大，远离n型GaN 接触电极的区域电流密度最小。从发光的情况来看，n型GaN接触电极下的多量子阱发光最强，远离电极 的区域，发光减弱。由于电极本身不透光，电极下多量子阱产生的光就被电极挡住，从而影响器件的亮度。
为了克服上述LED结构中存在的问题，本发明提出一种采用透明电极作为n型GaN欧姆接触层的器 件结构，以提高LED光输出效率。
发明内容
本发明提出一种LED制造方法，通过采用导电透明薄膜作为n型GaN欧姆接触电极的器件结构，把n 型GaN欧姆接触电极和压焊点分开，以提高LED提高光输出效率。
为实现以上目的，本发明的技术方案是提供一种提高芯片出光效率的方法，先将氮化镓外延层和热沉 基板键合，再通过激光剥离技术将生长氮化镓外延层的蓝宝石衬底去掉，使n型GaN表面成为出光面，再 在n型GaN表面生长一层导电的、而且能与n型GaN形成良好欧姆接触的透明薄膜，然后在此基础上制作 压焊点。其特征在于，导电透明薄膜与n型GaN形成的欧姆接触起传导电流、透光的作用，金属压焊点只 是起机械粘附和焊线的作用。
具体实施例方式
以下以涉及键合工艺的发光二极管制造过程为例，结合附图对本发明实施作进一步说明。
1. 在导电的硅基板一面蒸镀一层金锡焊料，厚度在l 5um;另一面蒸镀背金层，如图3所示。
2. 在以蓝宝石为衬底的氮化镓外延片上做金属反光、接触层和金锡焊料，如图4所示。
3. 通过光刻，结合湿法刻蚀和干法刻蚀，在划片道处将外延层刻透至蓝宝石衬底，使蓝宝石衬底上的氮 化镓外延层成为一个个分立的管芯单元，如图5所示。
4. 将l中的硅基版和3中的外延片键合在一起，如图6所示。
5. 利用激光剥离，去掉蓝宝石衬底，如图7所示。
6. 通过干法或者湿法腐蚀使n型GaN表面变得粗糙，如图8所示。
7. 生长氧化铟锡(ITO)薄膜后利用光刻、腐蚀的方法去掉不需要的ITO,如图9所示。
8. 在ITO薄膜上腐蚀出制作压焊点的窗口，如图10所示。
9. 用与n型GaN形成高阻、非欧姆接触的金属层制作压焊点，如图11所示。
10. 分割后的管芯，如图12所示。
虽然已经通过上述采用导电透明的ITO薄膜电极的例子描述了本发明的实施形态，但是它们只是说明 性的。事实上，在不违背本发明原理的条件下，还可以对其进行各种形式的修改，比如，氧化锌(ZnO) 薄膜。此外，本发明的范围由所附权利要求书限定。
图l是典型的蓝、绿光LED芯片的剖面结构示意图。图中l是蓝宝石衬底，2是发光外延层，3是金属电 极(包含p、 n两个电极)。
图2是采用键合(bonding)技术的蓝、绿光LED结构通常形式。图中4是n型GaN接触电极，5是表面粗糙化的n型GaN， 6是多量子阱发光层，7是p型GaN, 8是p型GaN接触、反光层，9是金属焊料，10 是导电导热衬底。
图3是在导电的硅基板一面蒸镀一层金锡焊料，另一面蒸镀背金层。图中11是金锡焊料，12是硅基板， 13是背金层。
图4是在以蓝宝石为衬底的氮化镓外延片上做金属反光、接触层和金锡焊料。图中14是金锡焊料；15是 接触、反光金属层；16是p型GaN; 17是多量子阱发光层；18是n型GaN; 19是蓝宝石衬底。
图5是通过光刻、结合湿法刻蚀和干法刻蚀，在划片道处将外延层刻透至蓝宝石衬底，使蓝宝石衬底上的 氮化镓外延层成为一个个分立的管芯单元。
图6是把图3中的硅基版和图5中的外延片键合在一起。
图7是利用激光剥离，去掉蓝宝石衬底。
图8是通过干法或者湿法腐蚀使n型GaN表面变得粗糙。
图9是生长氧化铟锡(ITO)薄膜后利用光刻、腐蚀的方法去掉不需要的ITO。图中20是与n型GaN形成
良好欧姆接触的导电透明ITO薄膜。 图IO是在ITO薄膜上腐蚀出制作压焊点的窗口。图中21是压焊点窗口。 图11是与n型GaN形成高阻、非欧姆接触的金属层制作压焊点。图中22是压焊点。 图12是割后的管芯。
权利要求
1. 这种发光二极管的方法，其特征在于，使用键合后的LED芯片n型GaN采用透明电极。
2. 压焊点下透明电极开窗口，所开窗口尺寸小于压焊点尺寸。
3. 压焊点通过透明电极窗口直接与半导体接触，形成高阻的非欧姆接触。
4. 本发明的制造方法不仅适用于氮化镓蓝、绿光LED芯片制造，还适用于红黄光LED芯片制造。
全文摘要
本发明(采用键合技术的透明电极发光二极管)的主要特征在于，发光二极管在使用键合工艺后采用透明的导电薄膜作为接触电极，压焊点只是起机械粘附和焊线的功能，如摘要附图所示。本发明提出的器件结构有利于增大芯片的出光效率。
文档编号H01L33/00GK101431133SQ200710168129
公开日2009年5月13日 申请日期2007年11月8日 优先权日2007年11月8日
发明者陈祖辉 申请人:陈祖辉