垂直型led的制作方法
【专利摘要】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。
【专利说明】垂直型LED的制作方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 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Si02作为介质电流阻挡层。
[0004] 具体的，请参考图la和图lb，图la和图lb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 Ν-GaMO,其中，所述P-GaN20、量子阱30和Ν-GaMO称之为外延层，在所述Ν-GaMO上形成 材质为Si0 2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Ν-GaMO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Ν-GaMO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。
[0005] 然而，这种工艺需要额外沉积Si02，并且还需要对沉积的Si02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】
[0006] 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。
[0007] 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：
[0008] 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；
[0009] 在所述外延层表面依次形成金属电极和键合衬底；
[0010] 剥离所述生长衬底，暴露出所述未掺杂层；
[0011] 刻蚀所述未掺杂层，保留部分未掺杂层作为电流阻挡层；
[0012] 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。
[0013] 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。
[0014] 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。
[0015] 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*h 2so4。
[0016] 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。
[0017] 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ΙΤ0、Ζη0 或 ΑΖ0。
[0018] 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Α1或Ag。
[0019] 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〇
[0020] 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 ?lOOOnm。
[0021] 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5 μ m?10 μ m。
[0022] 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。
[0023] 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〇
[0024] 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。
【专利附图】
【附图说明】
[0025] 图la和图lb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；
[0026] 图2为本发明一实施例中垂直型LED的制作方法的流程图；
[0027] 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】
[0028] 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。
[0029] 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。
[0030] 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。
[0031] 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：
[0032] 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；
[0033] S200 :在所述外延层表面依次形成金属电极和键合衬底；
[0034] S300 :剥离所述生长衬底，暴露出所述未掺杂层；
[0035] S400 :刻蚀所述未掺杂层，保留部分未掺杂层作为电流阻挡层；
[0036] 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。
[0037] 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。
[0038] 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ΑΖΟ、ΙΤ0或ZnO ;所述反射镜的材质为A1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。
[0039] 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。
[0040] 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。
[0041] 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? lOOOnm，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。
[0042] 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Κ0Η或H 2S04。
[0043] 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5 μ m?10 μ m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。
[0044] 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。
[0045] 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。
【权利要求】
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H2S0 4。
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Α1 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 〇
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 lOOnm ?lOOOnm。
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5 μ m?10 μ m。
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。
【文档编号】H01L33/14GK104064642SQ201410318634
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年7月4日 优先权日:2014年7月4日
【发明者】张宇, 童玲, 张琼, 吕孟岩, 张楠 申请人:映瑞光电科技(上海)有限公司