一种发光二极管制造方法及采用该方法制得的发光二极管的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种发光二极管制造方法及采用该方法制得的发光二极管，属于光电器件领域。所述方法包括：提供一蓝宝石衬底，并在蓝宝石衬底的第一表面上依次向上生长N型层、发光层和P型层；在N型层上蒸镀N电极，在P型层上蒸镀P电极；将蓝宝石衬底的第二表面进行研磨抛光，在蓝宝石衬底的第二表面上蒸镀一层Al粘附层，蓝宝石衬底的第一表面与第二表面相反；在Al粘附层上蒸镀一层Ag反射层；对Al粘附层和Ag反射层进行退火处理，以使得Al粘附层分别与蓝宝石衬底和Ag反射层形成紧密结合。Al粘附层对蓝宝石衬底和Ag反射层都有很高的粘附性，保证了Ag反射层和蓝宝石衬底之间高度可靠的粘附性，同时，反射率效果好，工艺简单，可操作性强。
【专利说明】一种发光二极管制造方法及采用该方法制得的发光二极管
【技术领域】
[0001]本发明涉及光电器件领域，特别涉及一种发光二极管制造方法及采用该方法制得的发光二极管。
【背景技术】
[0002]近年来，以发光二极管(Light Emitting Diode，简称“LED”)为代表的半导体照明技术得到飞速发展。LED已经广泛应用在指示灯、显示屏、背光源和照明光源等多种领域。
[0003]目前，为了进一步提升LED的品质，业界一直都在对提升LED的发光效率进行重点研究。LED的发光效率主要由两方面因素决定:内量子效率和光抽取效率。其中光抽取效率相比内量子效率要低的多，有很大的提高空间。对于正装结构LED，为了提高光抽取效率，通常在减薄后的蓝宝石衬底背面镀上金属反射镜。金属中反射率最高的材料是Ag，但是Ag与蓝宝石衬底的粘附性很差，不能直接用作背镀金属反光镜。目前，比较常见的方法是在Ag和蓝宝石衬底之间加一层很薄的铬或镍作为粘附层，其厚度通常在几十埃左右。
[0004]在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题:
[0005]由于铬和镍是吸光性金属，结果会导致整个金属反射镜的反射率大幅降低，导致光抽取效率不高，LED的发光效率低。
【发明内容】
[0006]为了解决现有技术中由于铬和镍是吸光性金属，结果会导致整个金属反射镜的反射率大幅降低，导致光抽取效率不高，LED的发光效率低的问题，本发明实施例提供了一种发光二极管制造方法及采用该方法制得的发光二极管。所述技术方案如下:
[0007]—方面，本发明实施例提供了一种发光二极管制造方法，所述方法包括:
[0008]提供一蓝宝石衬底，并在所述蓝宝石衬底的第一表面上依次向上生长N型层、发光层和P型层；
[0009]在所述N型层上蒸镀N电极，在所述P型层上蒸镀P电极；
[0010]将所述蓝宝石衬底的第二表面进行研磨抛光，在所述蓝宝石衬底的第二表面上蒸镀一层Al粘附层，所述蓝宝石衬底的所述第一表面与所述第二表面相反；
[0011]在所述Al粘附层上蒸镀一层Ag反射层；
[0012]对所述Al粘附层和所述Ag反射层进行退火处理，以使得所述Al粘附层分别与所述蓝宝石衬底和所述Ag反射层形成紧密结合。
[0013]在本发明实施例的一种实现方式中，所述Al粘附层的厚度为I?100埃。
[0014]在本发明实施例的另一种实现方式中，所述Ag反射层的厚度为1000?15000埃。
[0015]在本发明实施例的另一种实现方式中，所述退火处理的温度为100?400摄氏度。
[0016]在本发明实施例的另一种实现方式中，所述退火处理的氛围包括惰性气体。
[0017]另一方面，本发明实施例还提供了 一种发光二极管，所述发光二极管包括:蓝宝石衬底、依次向上生长于所述蓝宝石衬底的第一表面上的N型层、发光层和P型层、蒸镀在所述N型层上的N电极(106)和蒸镀在所述P型层上的P电极，所述发光二极管还包括:金属反射镜，所述金属反射镜包括Al粘附层和Ag反射层，所述Al粘附层夹设在所述蓝宝石衬底的第二表面与所述Ag反射层之间，且所述Al粘附层的两个表面分别与所述蓝宝石衬底和所述Ag反射层直接连接，所述蓝宝石衬底的所述第一表面与所述第二表面相反。
[0018]在本发明实施例的一种实现方式中，所述Al粘附层的厚度为I?100埃。
[0019]在本发明实施例的另一种实现方式中，所述Ag反射层的厚度为1000?15000埃。
[0020]在本发明实施例的另一种实现方式中，所述蓝宝石衬底的厚度为50?200微米。
[0021]在本发明实施例的另一种实现方式中，所述N电极和所述P电极分别为Au电极或者Al电极。
[0022]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
[0023]通过在蓝宝石衬底的背面，即第二表面上依次蒸镀Al粘附层和Ag反射层，且对Al粘附层和Ag反射层进行退火处理，以使得Al粘附层分别与蓝宝石衬底和Ag反射层形成紧密结合。粘附性方面，Al粘附层与蓝宝石衬底有很高的粘附性，蓝宝石衬底材料成分由Al原子和氧原子构成，而Al金属又属于易氧化材料，因此Al粘附层中的Al原子很容易在退火时与蓝宝石衬底中的氧原子成键结合，形成共价键形式的高可靠粘附性；A1粘附层与Ag反射层又有很高的粘附性，Al和Ag都属于面心立方晶体结构，且晶格参数极为接近，因此两者在退火时可以通过互溶扩散保证很高的粘附性。由此可见，Al粘附层与其两侧的材料形成化学键形式的化学粘附，其粘附性远远超过物理粘附，从而保证了 Ag反射层和蓝宝石衬底之间高度可靠的粘附性。反光性方面，Al是金属当中仅次于Ag的高反射材料，因此加入很薄的Al粘附层之后，对整个金属反光镜的反射率几乎没有影响。制作工艺方面，由于Al和Ag皆为金属材料，可以在同一个蒸镀设备中同时完成粘附层和反射层的蒸镀，工艺简单，可操作性强。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1是本发明实施例一提供的发光二极管制造方法流程图；
[0026]图2是本发明实施例二提供的发光二极管的结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0028]实施例一
[0029]本发明实施例提供了一种发光二极管制造方法，参见图1，该方法包括:
[0030]步骤101:提供一蓝宝石衬底，并在蓝宝石衬底的第一表面上依次向上生长N型层、发光层和P型层。
[0031]步骤102:在N型层上蒸镀N电极，在P型层上蒸镀P电极。[0032]在本发明实施例中，N电极和P电极分别为Au电极或者Al电极。
[0033]具体地，在蒸镀N电极前，需要对P型层、发光层及N型层的部分区域进行刻蚀，以露出N型层，在露出的N型层之上制作N电极。
[0034]另外，蒸镀P电极时，还可以在未刻蚀的P型层之上制作IT0(Indium TinOxides,纳米铟锡金属氧化物)导电层，再在ITO导电层之上制作P电极。
[0035]步骤103:将蓝宝石衬底的第二表面进行研磨抛光，在蓝宝石衬底的第二表面上蒸镀一层Al粘附层，蓝宝石衬底的第一表面与第二表面相反。
[0036]在本发明实施例中，蓝宝石衬底经过了研磨液减薄抛光，其厚度为50?200微米，以便于在衬底上蒸镀Al粘附层和Ag反射层。
[0037]其中，Al粘附层是指用Al材料形成的粘附层。
[0038]步骤104:在Al粘附层上蒸镀一层Ag反射层。
[0039]其中，Ag反射层是指用Ag材料形成的反射层。
[0040]在本实施例中，Al粘附层的厚度为I?100埃。优选地，Al粘附层的厚度为3-10埃。在本发明实施例中，在蒸镀Al粘附层和Ag反射层之后，需要对其进行退火处理，使得Al粘附层分别与蓝宝石衬底和Ag反射层形成紧密结合，而Al粘附层厚度在超过100埃时，Al粘附层和Ag反射层在退火时会形成黑色的合金，影响金属反射镜的质量，因此，优选将Al粘附层的厚度设置为100埃以下。
[0041]优选地，Ag反射层的厚度为1000?15000埃。
[0042]步骤105:对Al粘附层和Ag反射层进行退火处理，以使得Al粘附层分别与蓝宝石衬底和Ag反射层形成紧密结合。
[0043]在具体实现时，退火处理是对整个发光二极管芯片进行退火，从而实现对Al粘附层和Ag反射层的退火处理。
[0044]在步骤105中，退火温度为100?400摄氏度，退火氛围包括惰性气体(例如氮气和氩气等)。
[0045]进一步地,在Ag反射层之上还可以选择性的蒸镀T1、N1、Cr、Au、Pt、Al等金属中的一种或多种作为保护层。
[0046]本发明实施例通过在蓝宝石衬底的背面，即第二表面上依次蒸镀Al粘附层和Ag反射层，且对Al粘附层和Ag反射层进行退火处理，以使得Al粘附层分别与蓝宝石衬底和Ag反射层形成紧密结合。粘附性方面，Al粘附层与蓝宝石衬底有很高的粘附性，蓝宝石衬底材料成分由Al原子和氧原子构成，而Al金属又属于易氧化材料，因此Al粘附层中的Al原子很容易在退火时与蓝宝石衬底中的氧原子成键结合，形成共价键形式的高可靠粘附性；A1粘附层与Ag反射层又有很高的粘附性，Al和Ag都属于面心立方晶体结构，且晶格参数极为接近，因此两者在退火时可以通过互溶扩散保证很高的粘附性。由此可见，Al粘附层与其两侧的材料形成化学键形式的化学粘附，其粘附性远远超过物理粘附，从而保证了 Ag反射层和蓝宝石衬底之间高度可靠的粘附性。反光性方面，Al是金属当中仅次于Ag的高反射材料，因此加入很薄的Al粘附层之后，对整个金属反光镜的反射率几乎没有影响。制作工艺方面，由于Al和Ag皆为金属材料,可以在同一个蒸镀设备中同时完成粘附层和反射层的蒸镀，工艺简单，可操作性强。
[0047]实施例二[0048]本发明实施例提供了一种发光二极管，该发光二极管采用实施例一所述的制造方法制成，参见图2，该发光二极管包括:蓝宝石衬底201、依次向上生长于蓝宝石衬底201的第一表面上的N型层202、发光层203和P型层204、蒸镀在N型层202上的N电极206、蒸镀在P型层204上的P电极207以及金属反射镜208，金属反射镜208包括Al粘附层208a和Ag反射层208b,Al粘附层208a夹设在蓝宝石衬底201的第二表面和Ag反射层208b之间，且Al粘附层208a的两个表面分别与蓝宝石衬底201和Ag反射层208b直接连接，蓝宝石衬底201的第一表面与第二表面相反。
[0049]其中，Al粘附层是指用Al材料形成的粘附层。Ag反射层是指用Ag材料形成的反射层。
[0050]在本实施例中，N型层202为n-GaN层、P型层204为ρ-GaN层。
[0051]在本实施例中，Al粘附层208a的厚度为I?100埃。优选地，Al粘附层208a的厚度为3-10埃。在本发明实施例中，在蒸镀Al粘附层208a和Ag反射层208b之后，需要对其进行退火处理，使得Al粘附层分别与蓝宝石衬底和Ag反射层形成紧密结合，而Al粘附层厚度在超过100埃时，Al粘附层208a和Ag反射层208b在退火时会形成黑色的合金，影响金属反射镜的质量，因此，优选将Al粘附层208a的厚度设置为100埃以下。
[0052]进一步地，上述Al粘附层208a和Ag反射层208b制备时经过退火处理，退火处理的温度控制在100?400摄氏度，退火处理的氛围包括惰性气体(例如氮气和氩气等)。
[0053]优选地，Ag反射层208b的厚度为1000?15000埃。
[0054]进一步地,在Ag反射层208b之上还可以蒸镀T1、N1、Cr、Au、Pt、Al等金属中的一种或多种作为保护层。
[0055]在本发明实施例中，蓝宝石衬底201的厚度为50?200微米。蓝宝石衬底的第二表面在背镀金属反射镜208之前，经过了研磨液减薄抛光，最终厚度为50?200微米，以便于在衬底上蒸镀Al粘附层和Ag反射层。
[0056]在本发明实施例中，N电极206和P电极207分别为Au电极或者Al电极。
[0057]进一步地，该发光二极管还包括设于P型层204和P电极207之间的ITO导电层205。
[0058]本发明实施例通过在蓝宝石衬底的背面，即第二表面上依次设置Al粘附层和Ag反射层，且Al粘附层的两个表面分别与蓝宝石衬底和Ag反射层直接连接。粘附性方面，Al粘附层与蓝宝石衬底有很高的粘附性，蓝宝石衬底材料成分由Al原子和氧原子构成，而Al金属又属于易氧化材料，因此Al粘附层中的Al原子很容易在退火时与蓝宝石衬底中的氧原子成键结合，形成共价键形式的高可靠粘附性；A1粘附层与Ag反射层又有很高的粘附性，Al和Ag都属于面心立方晶体结构，且晶格参数极为接近，因此两者在退火时可以通过互溶扩散保证很高的粘附性。由此可见，Al粘附层与其两侧的材料形成化学键形式的化学粘附，其粘附性远远超过物理粘附，从而保证了 Ag反射层和蓝宝石衬底之间高度可靠的粘附性。反光性方面，Al是金属当中仅次于Ag的高反射材料，因此加入很薄的Al粘附层之后，对整个金属反光镜的反射率几乎没有影响。制作工艺方面，由于Al和Ag皆为金属材料，可以在同一个蒸镀设备中同时完成粘附层和反射层的蒸镀，工艺简单，可操作性强。
[0059]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种发光二极管制造方法，其特征在于，所述方法包括: 提供一蓝宝石衬底，并在所述蓝宝石衬底的第一表面上依次向上生长N型层、发光层和P型层； 在所述N型层上蒸镀N电极，在所述P型层上蒸镀P电极； 将所述蓝宝石衬底的第二表面进行研磨抛光，在所述蓝宝石衬底的第二表面上蒸镀一层Al粘附层，所述蓝宝石衬底的所述第一表面与所述第二表面相反； 在所述Al粘附层上蒸镀一层Ag反射层； 对所述Al粘附层和所述Ag反射层进行退火处理，以使得所述Al粘附层分别与所述蓝宝石衬底和所述Ag反射层形成紧密结合。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Al粘附层的厚度为I?100埃。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Ag反射层的厚度为1000?15000埃。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述退火处理的温度为100?400摄氏度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述退火处理的氛围包括惰性气体。
6.一种发光二极管，所述发光二极管包括:蓝宝石衬底(201)、依次向上生长于所述蓝宝石衬底(201)的第一表面上的N型层(202 )、发光层(203 )和P型层(204 )、蒸镀在所述N型层(202)上的N电极(206)和蒸镀在所述P型层(204)上的P电极(207)，其特征在于，所述发光二极管还包括:金属反射镜(208 )，所述金属反射镜(208 )包括Al粘附层(208a)和Ag反射层(208b)，所述Al粘附层(208a)夹设在所述蓝宝石衬底(201)的第二表面与所述Ag反射层(208b )之间，且所述Al粘附层(208a)的两个表面分别与所述蓝宝石衬底(201)和所述Ag反射层(208b )直接连接，所述蓝宝石衬底(201)的所述第一表面与所述第二表面相反。
7.根据权利要求6所述的发光二极管，其特征在于，所述Al粘附层的厚度为I?100埃。
8.根据权利要求6所述的发光二极管，其特征在于，所述Ag反射层的厚度为1000?15000 埃。
9.根据权利要求6所述的发光二极管，其特征在于，所述蓝宝石衬底(201)的厚度为50?200微米。
10.根据权利要求6所述的发光二极管，其特征在于，所述N电极(206)和所述P电极(207)分别为Au电极或者Al电极。
【文档编号】H01L33/00GK103746047SQ201310681224
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】刘源, 徐瑾, 王江波 申请人:华灿光电(苏州）有限公司