一種發光二極體製造方法及採用該方法製得的發光二極體的製作方法
2023-12-07 19:36:46 1
一種發光二極體製造方法及採用該方法製得的發光二極體的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種發光二極體製造方法及採用該方法製得的發光二極體，屬於光電器件領域。所述方法包括：提供一藍寶石襯底，並在藍寶石襯底的第一表面上依次向上生長N型層、發光層和P型層；在N型層上蒸鍍N電極，在P型層上蒸鍍P電極；將藍寶石襯底的第二表面進行研磨拋光，在藍寶石襯底的第二表面上蒸鍍一層Al粘附層，藍寶石襯底的第一表面與第二表面相反；在Al粘附層上蒸鍍一層Ag反射層；對Al粘附層和Ag反射層進行退火處理，以使得Al粘附層分別與藍寶石襯底和Ag反射層形成緊密結合。Al粘附層對藍寶石襯底和Ag反射層都有很高的粘附性，保證了Ag反射層和藍寶石襯底之間高度可靠的粘附性，同時，反射率效果好，工藝簡單，可操作性強。
【專利說明】一種發光二極體製造方法及採用該方法製得的發光二極體
【技術領域】
[0001]本發明涉及光電器件領域，特別涉及一種發光二極體製造方法及採用該方法製得的發光二極體。
【背景技術】
[0002]近年來，以發光二極體(Light Emitting Diode，簡稱「LED」)為代表的半導體照明技術得到飛速發展。LED已經廣泛應用在指示燈、顯示屏、背光源和照明光源等多種領域。
[0003]目前，為了進一步提升LED的品質，業界一直都在對提升LED的發光效率進行重點研究。LED的發光效率主要由兩方面因素決定:內量子效率和光抽取效率。其中光抽取效率相比內量子效率要低的多，有很大的提高空間。對於正裝結構LED，為了提高光抽取效率，通常在減薄後的藍寶石襯底背面鍍上金屬反射鏡。金屬中反射率最高的材料是Ag，但是Ag與藍寶石襯底的粘附性很差，不能直接用作背鍍金屬反光鏡。目前，比較常見的方法是在Ag和藍寶石襯底之間加一層很薄的鉻或鎳作為粘附層，其厚度通常在幾十埃左右。
[0004]在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題:
[0005]由於鉻和鎳是吸光性金屬，結果會導致整個金屬反射鏡的反射率大幅降低，導致光抽取效率不高，LED的發光效率低。
【發明內容】
[0006]為了解決現有技術中由於鉻和鎳是吸光性金屬，結果會導致整個金屬反射鏡的反射率大幅降低，導致光抽取效率不高，LED的發光效率低的問題，本發明實施例提供了一種發光二極體製造方法及採用該方法製得的發光二極體。所述技術方案如下:
[0007]—方面，本發明實施例提供了一種發光二極體製造方法，所述方法包括:
[0008]提供一藍寶石襯底，並在所述藍寶石襯底的第一表面上依次向上生長N型層、發光層和P型層；
[0009]在所述N型層上蒸鍍N電極，在所述P型層上蒸鍍P電極；
[0010]將所述藍寶石襯底的第二表面進行研磨拋光，在所述藍寶石襯底的第二表面上蒸鍍一層Al粘附層，所述藍寶石襯底的所述第一表面與所述第二表面相反；
[0011]在所述Al粘附層上蒸鍍一層Ag反射層；
[0012]對所述Al粘附層和所述Ag反射層進行退火處理，以使得所述Al粘附層分別與所述藍寶石襯底和所述Ag反射層形成緊密結合。
[0013]在本發明實施例的一種實現方式中，所述Al粘附層的厚度為I?100埃。
[0014]在本發明實施例的另一種實現方式中，所述Ag反射層的厚度為1000?15000埃。
[0015]在本發明實施例的另一種實現方式中，所述退火處理的溫度為100?400攝氏度。
[0016]在本發明實施例的另一種實現方式中，所述退火處理的氛圍包括惰性氣體。
[0017]另一方面，本發明實施例還提供了 一種發光二極體，所述發光二極體包括:藍寶石襯底、依次向上生長於所述藍寶石襯底的第一表面上的N型層、發光層和P型層、蒸鍍在所述N型層上的N電極(106)和蒸鍍在所述P型層上的P電極，所述發光二極體還包括:金屬反射鏡，所述金屬反射鏡包括Al粘附層和Ag反射層，所述Al粘附層夾設在所述藍寶石襯底的第二表面與所述Ag反射層之間，且所述Al粘附層的兩個表面分別與所述藍寶石襯底和所述Ag反射層直接連接，所述藍寶石襯底的所述第一表面與所述第二表面相反。
[0018]在本發明實施例的一種實現方式中，所述Al粘附層的厚度為I?100埃。
[0019]在本發明實施例的另一種實現方式中，所述Ag反射層的厚度為1000?15000埃。
[0020]在本發明實施例的另一種實現方式中，所述藍寶石襯底的厚度為50?200微米。
[0021]在本發明實施例的另一種實現方式中，所述N電極和所述P電極分別為Au電極或者Al電極。
[0022]本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是:
[0023]通過在藍寶石襯底的背面，即第二表面上依次蒸鍍Al粘附層和Ag反射層，且對Al粘附層和Ag反射層進行退火處理，以使得Al粘附層分別與藍寶石襯底和Ag反射層形成緊密結合。粘附性方面，Al粘附層與藍寶石襯底有很高的粘附性，藍寶石襯底材料成分由Al原子和氧原子構成，而Al金屬又屬於易氧化材料，因此Al粘附層中的Al原子很容易在退火時與藍寶石襯底中的氧原子成鍵結合，形成共價鍵形式的高可靠粘附性；A1粘附層與Ag反射層又有很高的粘附性，Al和Ag都屬於面心立方晶體結構，且晶格參數極為接近，因此兩者在退火時可以通過互溶擴散保證很高的粘附性。由此可見，Al粘附層與其兩側的材料形成化學鍵形式的化學粘附，其粘附性遠遠超過物理粘附，從而保證了 Ag反射層和藍寶石襯底之間高度可靠的粘附性。反光性方面，Al是金屬當中僅次於Ag的高反射材料，因此加入很薄的Al粘附層之後，對整個金屬反光鏡的反射率幾乎沒有影響。製作工藝方面，由於Al和Ag皆為金屬材料，可以在同一個蒸鍍設備中同時完成粘附層和反射層的蒸鍍，工藝簡單，可操作性強。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0025]圖1是本發明實施例一提供的發光二極體製造方法流程圖；
[0026]圖2是本發明實施例二提供的發光二極體的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。
[0028]實施例一
[0029]本發明實施例提供了一種發光二極體製造方法，參見圖1，該方法包括:
[0030]步驟101:提供一藍寶石襯底，並在藍寶石襯底的第一表面上依次向上生長N型層、發光層和P型層。
[0031]步驟102:在N型層上蒸鍍N電極，在P型層上蒸鍍P電極。[0032]在本發明實施例中，N電極和P電極分別為Au電極或者Al電極。
[0033]具體地，在蒸鍍N電極前，需要對P型層、發光層及N型層的部分區域進行刻蝕，以露出N型層，在露出的N型層之上製作N電極。
[0034]另外，蒸鍍P電極時，還可以在未刻蝕的P型層之上製作IT0(Indium TinOxides,納米銦錫金屬氧化物)導電層，再在ITO導電層之上製作P電極。
[0035]步驟103:將藍寶石襯底的第二表面進行研磨拋光，在藍寶石襯底的第二表面上蒸鍍一層Al粘附層，藍寶石襯底的第一表面與第二表面相反。
[0036]在本發明實施例中，藍寶石襯底經過了研磨液減薄拋光，其厚度為50?200微米，以便於在襯底上蒸鍍Al粘附層和Ag反射層。
[0037]其中，Al粘附層是指用Al材料形成的粘附層。
[0038]步驟104:在Al粘附層上蒸鍍一層Ag反射層。
[0039]其中，Ag反射層是指用Ag材料形成的反射層。
[0040]在本實施例中，Al粘附層的厚度為I?100埃。優選地，Al粘附層的厚度為3-10埃。在本發明實施例中，在蒸鍍Al粘附層和Ag反射層之後，需要對其進行退火處理，使得Al粘附層分別與藍寶石襯底和Ag反射層形成緊密結合，而Al粘附層厚度在超過100埃時，Al粘附層和Ag反射層在退火時會形成黑色的合金，影響金屬反射鏡的質量，因此，優選將Al粘附層的厚度設置為100埃以下。
[0041]優選地，Ag反射層的厚度為1000?15000埃。
[0042]步驟105:對Al粘附層和Ag反射層進行退火處理，以使得Al粘附層分別與藍寶石襯底和Ag反射層形成緊密結合。
[0043]在具體實現時，退火處理是對整個發光二極體晶片進行退火，從而實現對Al粘附層和Ag反射層的退火處理。
[0044]在步驟105中，退火溫度為100?400攝氏度，退火氛圍包括惰性氣體(例如氮氣和氬氣等)。
[0045]進一步地,在Ag反射層之上還可以選擇性的蒸鍍T1、N1、Cr、Au、Pt、Al等金屬中的一種或多種作為保護層。
[0046]本發明實施例通過在藍寶石襯底的背面，即第二表面上依次蒸鍍Al粘附層和Ag反射層，且對Al粘附層和Ag反射層進行退火處理，以使得Al粘附層分別與藍寶石襯底和Ag反射層形成緊密結合。粘附性方面，Al粘附層與藍寶石襯底有很高的粘附性，藍寶石襯底材料成分由Al原子和氧原子構成，而Al金屬又屬於易氧化材料，因此Al粘附層中的Al原子很容易在退火時與藍寶石襯底中的氧原子成鍵結合，形成共價鍵形式的高可靠粘附性；A1粘附層與Ag反射層又有很高的粘附性，Al和Ag都屬於面心立方晶體結構，且晶格參數極為接近，因此兩者在退火時可以通過互溶擴散保證很高的粘附性。由此可見，Al粘附層與其兩側的材料形成化學鍵形式的化學粘附，其粘附性遠遠超過物理粘附，從而保證了 Ag反射層和藍寶石襯底之間高度可靠的粘附性。反光性方面，Al是金屬當中僅次於Ag的高反射材料，因此加入很薄的Al粘附層之後，對整個金屬反光鏡的反射率幾乎沒有影響。製作工藝方面，由於Al和Ag皆為金屬材料,可以在同一個蒸鍍設備中同時完成粘附層和反射層的蒸鍍，工藝簡單，可操作性強。
[0047]實施例二[0048]本發明實施例提供了一種發光二極體，該發光二極體採用實施例一所述的製造方法製成，參見圖2，該發光二極體包括:藍寶石襯底201、依次向上生長於藍寶石襯底201的第一表面上的N型層202、發光層203和P型層204、蒸鍍在N型層202上的N電極206、蒸鍍在P型層204上的P電極207以及金屬反射鏡208，金屬反射鏡208包括Al粘附層208a和Ag反射層208b,Al粘附層208a夾設在藍寶石襯底201的第二表面和Ag反射層208b之間，且Al粘附層208a的兩個表面分別與藍寶石襯底201和Ag反射層208b直接連接，藍寶石襯底201的第一表面與第二表面相反。
[0049]其中，Al粘附層是指用Al材料形成的粘附層。Ag反射層是指用Ag材料形成的反射層。
[0050]在本實施例中，N型層202為n-GaN層、P型層204為ρ-GaN層。
[0051]在本實施例中，Al粘附層208a的厚度為I?100埃。優選地，Al粘附層208a的厚度為3-10埃。在本發明實施例中，在蒸鍍Al粘附層208a和Ag反射層208b之後，需要對其進行退火處理，使得Al粘附層分別與藍寶石襯底和Ag反射層形成緊密結合，而Al粘附層厚度在超過100埃時，Al粘附層208a和Ag反射層208b在退火時會形成黑色的合金，影響金屬反射鏡的質量，因此，優選將Al粘附層208a的厚度設置為100埃以下。
[0052]進一步地，上述Al粘附層208a和Ag反射層208b製備時經過退火處理，退火處理的溫度控制在100?400攝氏度，退火處理的氛圍包括惰性氣體(例如氮氣和氬氣等)。
[0053]優選地，Ag反射層208b的厚度為1000?15000埃。
[0054]進一步地,在Ag反射層208b之上還可以蒸鍍T1、N1、Cr、Au、Pt、Al等金屬中的一種或多種作為保護層。
[0055]在本發明實施例中，藍寶石襯底201的厚度為50?200微米。藍寶石襯底的第二表面在背鍍金屬反射鏡208之前，經過了研磨液減薄拋光，最終厚度為50?200微米，以便於在襯底上蒸鍍Al粘附層和Ag反射層。
[0056]在本發明實施例中，N電極206和P電極207分別為Au電極或者Al電極。
[0057]進一步地，該發光二極體還包括設於P型層204和P電極207之間的ITO導電層205。
[0058]本發明實施例通過在藍寶石襯底的背面，即第二表面上依次設置Al粘附層和Ag反射層，且Al粘附層的兩個表面分別與藍寶石襯底和Ag反射層直接連接。粘附性方面，Al粘附層與藍寶石襯底有很高的粘附性，藍寶石襯底材料成分由Al原子和氧原子構成，而Al金屬又屬於易氧化材料，因此Al粘附層中的Al原子很容易在退火時與藍寶石襯底中的氧原子成鍵結合，形成共價鍵形式的高可靠粘附性；A1粘附層與Ag反射層又有很高的粘附性，Al和Ag都屬於面心立方晶體結構，且晶格參數極為接近，因此兩者在退火時可以通過互溶擴散保證很高的粘附性。由此可見，Al粘附層與其兩側的材料形成化學鍵形式的化學粘附，其粘附性遠遠超過物理粘附，從而保證了 Ag反射層和藍寶石襯底之間高度可靠的粘附性。反光性方面，Al是金屬當中僅次於Ag的高反射材料，因此加入很薄的Al粘附層之後，對整個金屬反光鏡的反射率幾乎沒有影響。製作工藝方面，由於Al和Ag皆為金屬材料，可以在同一個蒸鍍設備中同時完成粘附層和反射層的蒸鍍，工藝簡單，可操作性強。
[0059]以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種發光二極體製造方法，其特徵在於，所述方法包括: 提供一藍寶石襯底，並在所述藍寶石襯底的第一表面上依次向上生長N型層、發光層和P型層； 在所述N型層上蒸鍍N電極，在所述P型層上蒸鍍P電極； 將所述藍寶石襯底的第二表面進行研磨拋光，在所述藍寶石襯底的第二表面上蒸鍍一層Al粘附層，所述藍寶石襯底的所述第一表面與所述第二表面相反； 在所述Al粘附層上蒸鍍一層Ag反射層； 對所述Al粘附層和所述Ag反射層進行退火處理，以使得所述Al粘附層分別與所述藍寶石襯底和所述Ag反射層形成緊密結合。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述Al粘附層的厚度為I?100埃。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述Ag反射層的厚度為1000?15000埃。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述退火處理的溫度為100?400攝氏度。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述退火處理的氛圍包括惰性氣體。
6.一種發光二極體，所述發光二極體包括:藍寶石襯底(201)、依次向上生長於所述藍寶石襯底(201)的第一表面上的N型層(202 )、發光層(203 )和P型層(204 )、蒸鍍在所述N型層(202)上的N電極(206)和蒸鍍在所述P型層(204)上的P電極(207)，其特徵在於，所述發光二極體還包括:金屬反射鏡(208 )，所述金屬反射鏡(208 )包括Al粘附層(208a)和Ag反射層(208b)，所述Al粘附層(208a)夾設在所述藍寶石襯底(201)的第二表面與所述Ag反射層(208b )之間，且所述Al粘附層(208a)的兩個表面分別與所述藍寶石襯底(201)和所述Ag反射層(208b )直接連接，所述藍寶石襯底(201)的所述第一表面與所述第二表面相反。
7.根據權利要求6所述的發光二極體，其特徵在於，所述Al粘附層的厚度為I?100埃。
8.根據權利要求6所述的發光二極體，其特徵在於，所述Ag反射層的厚度為1000?15000 埃。
9.根據權利要求6所述的發光二極體，其特徵在於，所述藍寶石襯底(201)的厚度為50?200微米。
10.根據權利要求6所述的發光二極體，其特徵在於，所述N電極(206)和所述P電極(207)分別為Au電極或者Al電極。
【文檔編號】H01L33/00GK103746047SQ201310681224
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月13日 優先權日:2013年12月13日
【發明者】劉源, 徐瑾, 王江波 申請人:華燦光電(蘇州）有限公司