專利名稱：一種雙面圖形的硅化物復(fù)合襯底GaN基LED芯片及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙面圖形的娃化物復(fù)合襯底GaN基LED芯片，屬于光電子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
GaN材料由于在較低溫度(700 1000°C )下易分解，因此GaN材料的生長(zhǎng)主要采用異質(zhì)外延的方法，選用藍(lán)寶石作為異質(zhì)外延襯底，但藍(lán)寶石與GaN材料有16%的晶格失配，造成GaN外延層晶體結(jié)構(gòu)中存在高密度的線位錯(cuò)，而且GaN材料與藍(lán)寶石的熱膨脹系數(shù)相差較大，導(dǎo)致GaN在高溫下生長(zhǎng)在冷卻至室溫時(shí)有可能引入大量線缺陷，這種線缺陷將嚴(yán)重影響器件的電學(xué)和熱學(xué)性能。由于GaN基LED中藍(lán)寶石襯底的限制阻礙著GaN基LED器件的發(fā)光效率以及其光電性能的提高。通常通過(guò)減少半導(dǎo)體材料的雜質(zhì)、晶格缺陷和位錯(cuò)，可提高內(nèi)量子效率。利用現(xiàn)有的外延生長(zhǎng)技術(shù)即可使GaN基LED的內(nèi)量子效率高達(dá)80 %以上，因此GaN基LED器件的內(nèi)量子效率已經(jīng)能夠達(dá)到較高的水平，而較于內(nèi)量子效率，GaN基LED的外量子效率和光提取效率卻還有待進(jìn)一步的技術(shù)提升。造成GaN基LED外量子效率和光提取效率較低的原因主要包括晶格缺陷對(duì)光的吸收、襯底對(duì)光的吸收以及光在出射過(guò)程中的全反射、材料層中的波導(dǎo)效應(yīng)等。為了提高氮化鎵基發(fā)光二極管的出光效率，圖形化襯底已成為本領(lǐng)域的研發(fā)方向。現(xiàn)有圖形化襯底技術(shù)主要是通過(guò)刻蝕藍(lán)寶石，制作圖形襯底，如韓國(guó)專利1020080087406、1020060127623，在藍(lán)寶石襯底上制作半球形的掩膜，再刻蝕藍(lán)寶石得到半球形的圖案；如中國(guó)專利文件CN101924173A、CN101814426A等。CN101826583A(CN201010153212.5)公開(kāi)一種氮化鎵基LED外延用藍(lán)寶石圖形化襯底制備方法，包括采用常規(guī)技術(shù)在藍(lán)寶石襯底上蒸渡沉積一層低折射率材料薄膜；用光阻在所述的薄膜上制備掩模圖形；通過(guò)刻蝕，將光刻膠掩模的圖形轉(zhuǎn)移到所述的薄膜上；清洗襯底，去除殘留的光阻。采用在本發(fā)明得到的圖形襯底上外延生長(zhǎng)GaN時(shí)，穿透位錯(cuò)方向又垂直偏轉(zhuǎn)為水平，從而減少GaN基外延層穿透位錯(cuò)的密度，提高外延層晶體質(zhì)量，降低半導(dǎo)體發(fā)光材料的非輻射復(fù)合中心，增強(qiáng)輻射復(fù)合，可以提高發(fā)光二極管的出光效率。本說(shuō)明書引用該文件的全文作為現(xiàn)有技術(shù)。CN102064088A(CN201010501449.8)提供了一種干法與濕法混合制備藍(lán)寶石圖形襯底的方法，包括以下步驟:(I)在藍(lán)寶石襯底上沉積一層二氧化硅或者氮化硅掩膜；(2)在掩膜層上涂上一層光刻膠，利用光刻膠將圖形轉(zhuǎn)移到掩膜層上，利用ICP設(shè)備刻蝕掩膜層，形成規(guī)則的掩膜圖形；(3)用硫酸和磷酸溶液混合溶液濕法腐蝕藍(lán)寶石，制備出所需的藍(lán)寶石圖形襯底。本發(fā)明通過(guò)二氧化硅或者氮化硅作掩膜，先利用ICP干法刻蝕二氧化硅或者氮化硅掩膜，形成規(guī)則的三角形和環(huán)形圖形，然后采用濕法腐蝕藍(lán)寶石，制備出藍(lán)寶石圖形襯底。解決了掩膜圖形不規(guī)則的問(wèn)題和干法刻蝕藍(lán)寶石價(jià)格比較昂貴的問(wèn)題，增加了出光效率。CN1700449A(CN200410038260.4)提供了一種濕法腐蝕藍(lán)寶石圖形襯底的方法，包括:采用常規(guī)技術(shù)在C面藍(lán)寶石上蒸鍍二氧化硅掩膜層；利用光刻技術(shù)沿[1100]或[1120]方向光刻條形二氧化硅掩膜圖形；用硫酸、或硫酸與磷酸的混合液作為腐蝕液濕法腐蝕該襯底；最后再用稀的氫氟酸溶液腐蝕二氧化硅掩膜層，即可得到藍(lán)寶石圖形襯底。根據(jù)現(xiàn)有公開(kāi)報(bào)道，圖形化襯底技術(shù)提高了藍(lán)寶石襯底GaN基LED芯片的出光效率，但現(xiàn)有技術(shù)的普通圖形化襯底一般為單面制備圖形、且在圖形襯底表面直接生長(zhǎng)外延層，使得光從外延層進(jìn)入圖形化襯底后，光經(jīng)過(guò)圖形襯底表層反射有限，且射向襯底底面的大部分光也不能被反射，使得總體反射率提高程度不夠，因而還有待改進(jìn)以使GaN基LED芯片進(jìn)一步提聞發(fā)光效率。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種雙面圖形的硅化物復(fù)合襯底GaN基LED芯片及其制作方法。發(fā)明概述:將藍(lán)寶石襯底先做背面減薄并拋光，然后在襯底正面和背面兩個(gè)面上均制備圖形，在此雙面制備圖形的襯底上制備GaN基LED芯片，最后在背面內(nèi)凹坑圖形內(nèi)生長(zhǎng)娃化物，形成具有不同折射率的復(fù)合襯底GaN基LED芯片，從而提高發(fā)光效率。術(shù)語(yǔ)說(shuō)明:ODR:Omn1-directional ref lector,全方位反射鏡。SiNx:x為分?jǐn)?shù)或自然數(shù)。PECVD:Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積。MOCVD:Metal-organic Chemical Vapor Deposition,金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積。LED芯片:發(fā)光二極管芯片。LEDs:Light Emitting Diodes,發(fā)光二極管。也可記作 LEDS。發(fā)明詳述:本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種雙面圖形的硅化物復(fù)合襯底GaN基LED芯片，包括藍(lán)寶石圖形襯底，圖形襯底正面上生長(zhǎng)有外延層，電流擴(kuò)展層，P、N電極臺(tái)面，SiO2掩膜，P電極、N電極；所述的圖形襯底是襯底背面減薄拋光至襯底厚度80 150 μ m，襯底的正面和背面都制有內(nèi)凹坑圖形，襯底的背面內(nèi)凹坑內(nèi)填滿有SiO2或SiNx后,再蒸鍍由一層布拉格反射膜系和一層金屬膜組成的ODR介質(zhì)膜，使得襯底正面內(nèi)凹坑圖形、背面內(nèi)凹坑圖形，以及背面內(nèi)凹坑內(nèi)的SiO2*SiNx共同構(gòu)成具有不同折射率的復(fù)合襯底。所述的背面內(nèi)凹坑內(nèi)的SiO2或SiNx是通過(guò)PECVD技術(shù)生長(zhǎng)的。所述的布拉格反射膜系為SiO、Si02、TiO2中的兩種或多種，按照λ/4n厚度交替生長(zhǎng)形成，生長(zhǎng)周期為3 4對(duì)；所述的金屬膜材料為Al、Ag或Au中的任意一種。所述內(nèi)凹坑圖形的形狀為半球形、圓錐形或圓臺(tái)形。所述內(nèi)凹坑圖形的開(kāi)口寬為2 4 μ m、深度為2 4 μ m,圖形間隔為2 4μ m。所述圖形襯底正面上的SiO2掩膜厚度為700 1500埃。所述圖形襯底背面上的布拉格反射膜系厚度為3000 7000埃，所述的金屬膜厚度為1000 1500埃。根據(jù)本發(fā)明，一種雙面圖形的硅化物復(fù)合襯底GaN基LED芯片的制作方法，包括步驟如下:(I)將藍(lán)寶石襯底背面減薄拋光，減薄后的襯底厚度為80 150 μ m。(2)用光阻對(duì)步驟(I)所述減薄后的襯底正面和背面制備圖形，通過(guò)刻蝕將圖形轉(zhuǎn)移到襯底正面和背面兩個(gè)面上，并去除光阻。(3)在步驟(2)所得雙面圖形的襯底正面上生長(zhǎng)外延層，外延層依次包括N型GaN層、有源層、P型GaN層。(4)在步驟(3)生長(zhǎng)的外延層上面制備電流擴(kuò)展層，得到一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。(5)將步驟(4)制得的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上通過(guò)干法刻蝕制得P電極、N電極臺(tái)面。(6)在P電極、N電極臺(tái)面上采用PECVD技術(shù)制備SiO2掩膜，通過(guò)光刻技術(shù)將P電極、N電極區(qū)域暴露出來(lái)。(7)采用電子束蒸鍍技術(shù)蒸鍍P電極、N電極。(8)對(duì)制備完電極的芯片在襯底背面內(nèi)凹坑里通過(guò)PECVD技術(shù)生長(zhǎng)SiO2或SiNx并填滿內(nèi)凹坑，與襯底正面內(nèi)凹坑圖形、襯底背面內(nèi)凹坑圖形共同構(gòu)成具有不同折射率、不同出光角的GaN基LED支撐層。(9)最后，在內(nèi)凹坑內(nèi)填滿SiO2或SiNx的襯底背面上再制備一層ODR介質(zhì)膜，所述ODR介質(zhì)膜自上而下由一層布拉格反射膜系和一層金屬膜構(gòu)成，布拉格反射膜系材料為SiO, SiO2, TiO2中的兩種或多種，金屬膜材料為Al、Ag或Au中的任意一種。得到雙面圖形的硅化物復(fù)合襯底GaN基LED芯片。根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選的:步驟(6)中SiO2掩膜厚度為700 1500埃。步驟(9)中布拉格反射膜系厚度為3000 7000埃，金屬膜厚度為1000 1500埃。步驟(2)所述刻蝕圖形方法為干法刻蝕或濕法腐蝕。步驟(4)所述制備電流擴(kuò)展層采用電子束蒸鍍技術(shù)或?yàn)R射技術(shù)。步驟(8)中襯底背面腐蝕坑內(nèi)生長(zhǎng)Si02*SiN材料厚度為2 4μπι，填滿腐蝕坑。步驟(9)所述ODR介質(zhì)膜采用電子束蒸鍍技術(shù)蒸鍍。以上方法中未特別限定的均參照現(xiàn)有技術(shù)。本發(fā)明通過(guò)在襯底上下兩面制備圖形，在此具有雙面圖形的襯底上生長(zhǎng)外延層、電極層，并在襯底背面生長(zhǎng)ODR反射介質(zhì)膜，構(gòu)成具有不同折射率襯底的GaN基LED，增加了光的出射角度，有效提高LEDs的外量子效率。


圖1是藍(lán)寶石襯底形狀示意圖，其中(a)為傳統(tǒng)藍(lán)寶石襯底，厚度約為400 450ym；(b)為本發(fā)明經(jīng)過(guò)背面減薄拋光并上下兩面制備圖形的藍(lán)寶石襯底；(c)半球形內(nèi)凹坑圖形；(d)圓錐形內(nèi)凹坑圖形；(e)圓臺(tái)形內(nèi)凹坑圖形；1、襯底，2、正面內(nèi)凹坑圖形，3、背面內(nèi)凹坑圖形。圖2雙面制備圖形的藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)外延層示意圖。
圖3刻蝕P、N電極臺(tái)面的GaN結(jié)構(gòu)示意圖。圖4背面襯底生長(zhǎng)SiO2或SiNx,并做ODR介質(zhì)膜的GaN芯片。圖5普通襯底的GaN基LED芯片結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，11、N型GaN層；12、有源層；13、P型GaN層；14、電流擴(kuò)展層;15、Si02或SiNx介質(zhì)；20、ODR介質(zhì)膜。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明制備的雙面圖形襯底GaN基LEDs進(jìn)行具體說(shuō)明，但不限于此。實(shí)施例1:一種雙面圖形的硅化物復(fù)合襯底GaN基LED芯片，包括藍(lán)寶石圖形襯底，圖形襯底正面上生長(zhǎng)有外延層，ITO電流擴(kuò)展層14，P、N電極臺(tái)面，SiO2掩膜，P電極、N電極；所述的圖形襯底是襯底背面減薄拋光至襯底厚度100 μ m，襯底I的正面和背面都制有半球形內(nèi)凹坑圖形2、3，襯底的背面內(nèi)凹坑3內(nèi)填滿SiO2介質(zhì)15后再蒸鍍由一層4500埃厚的布拉格反射膜系SiO2和一層1300埃厚的Al層組成的ODR介質(zhì)膜20。如圖4所示。所述雙面圖形的硅化物復(fù)合襯底GaN基LED芯片的制備如圖1至圖4所示，步驟如下:(I)先將厚度約為420 μ m藍(lán)寶石襯底，做背面減薄拋光，減薄后的厚度為100 μ m。(2)用光阻在減薄后的襯底上下兩面制備掩膜圖形，通過(guò)干法刻蝕將掩膜圖形轉(zhuǎn)移到減薄后的襯底正面和背面上，并去除光阻，如圖1(b)示，圖形為內(nèi)凹的半球形。襯底正面和背面的圖形相同，開(kāi)口寬為3μηι,圖形深度為3μηι,圖形間隔為3μηι ;(3)在上述具有內(nèi)凹半球形圖形的襯底正面上，采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)技術(shù)生長(zhǎng)外延層，如圖2示。外延層包括N型GaN層11，位于N型GaN半導(dǎo)體上的有源層12，位于有源層上的P型GaN半導(dǎo)體層13。(4)在步驟(3)中生長(zhǎng)的外延層上制備電流擴(kuò)展層14，所述電流擴(kuò)展層14為ITO層。(5)對(duì)步驟(4)所述已制備電流擴(kuò)展層的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)通過(guò)干法刻蝕，刻蝕出Ρ、Ν電極臺(tái)面，如圖3示。(6)在刻蝕出臺(tái)面的GaN半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面上，采用PECVD技術(shù)制備一層700 1500埃厚的SiO2掩膜，露出P、N電極區(qū)域部分。(7)采用電子束蒸鍍技術(shù)對(duì)制備PECVD掩膜的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)蒸鍍P、N金屬電極。(8)對(duì)制備完電極的芯片在襯底背面內(nèi)凹形腐蝕坑內(nèi)生長(zhǎng)SiO2 15，與襯底共同構(gòu)成具有不同折射率、不同出光角的GaN基LED支撐層。(9)如圖4，對(duì)坑內(nèi)填滿SiO2介質(zhì)的襯底背面，用電子束蒸鍍一層由布拉格反射膜系和一層金屬膜構(gòu)成的ODR介質(zhì)膜20,自上而下布拉格反射膜系為4500埃厚的SiO2、金屬膜為厚1300埃的Al層，得到襯底正面和背面均制備內(nèi)凹半球形圖形的，具有不同折射率的硅化物復(fù)合襯底GaN基LED芯片。所制備的雙面圖形的硅化物復(fù)合襯底GaN基LED芯片在具有普通圖形化襯底的GaN基LED芯片的出光效率基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高約10%。所述的具有普通圖形化襯底的GaN基LED芯片，制備步驟如實(shí)施例1中步驟(4) (7)，結(jié)構(gòu)如圖5示，僅在具有單面圖形化的襯底上米用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)技術(shù)生長(zhǎng)外延層,再在外延層上制備P、N電極。實(shí)施例2:一種雙面圖形的硅化物復(fù)合襯底GaN基LED芯片，如實(shí)施例1所述，所不同的是，襯底背面減薄拋光至襯底厚度150 μ m，襯底的正面和背面都制有圓錐形內(nèi)凹坑圖形，襯底的背面內(nèi)凹坑內(nèi)填滿有SiN后再蒸鍍由一層5000埃厚的布拉格反射膜系SiO2和一層1200埃厚的Al層組成的ODR介質(zhì)膜。制備步驟如下:(I)先將傳統(tǒng)藍(lán)寶石襯底厚度約為450 μ m，做背面減薄拋光，減薄后的目標(biāo)厚度為 150 μ m。(2)用光阻在減薄后的襯底正面和背面制備掩膜圖形，通過(guò)濕法腐蝕將掩膜圖形轉(zhuǎn)移到減薄后的襯底上下兩面上，并去除光阻，如圖1(b)示，圖形為內(nèi)凹的圓錐形。襯底正面和背面的圖形相同，開(kāi)口寬為2.5μηι,圖形深度為3.5μηι,圖形間隔為2.5 μ m ;(3)在上述具有內(nèi)凹圓錐形圖形的襯底正面上，采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)技術(shù)生長(zhǎng)外延層，如圖2示。外延層包括N型GaN層11，位于N型GaN半導(dǎo)體上的有源層12，位于有源層上的P型GaN半導(dǎo)體層13。(4)在步驟(3)中生長(zhǎng)的外延層上制備電流擴(kuò)展層14，此電流擴(kuò)展層為ITO層。(5)對(duì)步驟(4)所述已制備電流擴(kuò)展層的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)通過(guò)干法刻蝕，刻蝕出P、N電極臺(tái)面，如圖3示。(6)在刻蝕出臺(tái)面的GaN半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面上，采用PECVD技術(shù)制備一層700 1500埃厚的SiO2掩膜，露出P、N電極區(qū)域部分。(7)采用電子束蒸鍍技術(shù)對(duì)制備PECVD掩膜的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)蒸鍍P、N金屬電極。(8)對(duì)制備完電極的芯片在襯底背面內(nèi)凹坑內(nèi)生長(zhǎng)SiN介質(zhì)15。(9)對(duì)內(nèi)凹坑內(nèi)填滿SiN介質(zhì)的襯底背面，如圖4用電子束蒸鍍一層由布拉格反射膜系和一層金屬膜構(gòu)成的ODR介質(zhì)膜20,自上而下布拉格反射膜系為5000埃厚的SiO2、金屬膜為厚1200埃的Al層，得到襯底正面和背面均制備內(nèi)凹圓錐形圖形的，具有不同折射率的硅化物復(fù)合襯底GaN基LED芯片。所制備的雙面圖形的硅化物復(fù)合襯底GaN基LED芯片要在具有普通圖形化襯底的GaN基LED芯片的出光效率基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高了約9%。所述的具有普通圖形化襯底的GaN基LED芯片，制備步驟如實(shí)施例2中步驟(4) (7)，結(jié)構(gòu)如圖5示，僅在具有單面圖形化的襯底上米用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)技術(shù)生長(zhǎng)外延層,再在外延層上制備P、N電極。實(shí)施例3:—種雙面圖形的硅化物復(fù)合襯底GaN基LED芯片，如實(shí)施例1所述，所不同的是，襯底背面減薄拋光至襯底厚度80 μ m，襯底的正面和背面都制有圓臺(tái)形內(nèi)凹坑圖形，襯底的背面內(nèi)凹坑內(nèi)填滿有SiO2后再蒸鍍由一層5000埃厚的布拉格反射膜系SiO2和一層1200埃厚的Al層組成的ODR介質(zhì)膜。一種雙面圖形的硅化物復(fù)合襯底GaN基LED芯片制備，如實(shí)施例1所述，所不同的是:(I)藍(lán)寶石襯底厚度約為400 μ m,背面減薄拋光至目標(biāo)厚度為80 μ m。
(2)圖形為內(nèi)凹的圓臺(tái)形。襯底正面和背面圖形相同，開(kāi)口寬為4μπι，圖形深度為2.5 μ m,圖形間隔為4μ m ；(3)在上述具有內(nèi)凹圓臺(tái)形的襯底正面上，采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)技術(shù)生長(zhǎng)外延層，如圖2示。外延層包括N型GaN層11，位于N型GaN半導(dǎo)體上的有源層12，位于有源層上的P型GaN半導(dǎo)體層13。(4)在步驟(3)中生長(zhǎng)的外延層上制備電流擴(kuò)展層14，所述電流擴(kuò)展層為ITO層。(5)對(duì)步驟(4)所述已制備電流擴(kuò)展層的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)通過(guò)干法刻蝕，刻蝕出P、N電極臺(tái)面，如圖3示。(6)在刻蝕出臺(tái)面的GaN半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面上，采用PECVD技術(shù)制備一層700 1500埃厚的SiO2掩膜，露出P、N電極區(qū)域部分。(7)采用電子束蒸鍍技術(shù)對(duì)制備PECVD掩膜的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)蒸鍍P、N金屬電極。(8)對(duì)制備完電極的芯片在襯底背面內(nèi)凹形腐蝕坑內(nèi)生長(zhǎng)SiO2 15，與襯底共同構(gòu)成具有不同折射率、不同出光角的GaN基LED支撐層。(9)如圖4，對(duì)坑內(nèi)填滿SiO2介質(zhì)的襯底背面，用電子束蒸鍍一層由布拉格反射膜系和一層金屬膜構(gòu)成的ODR介質(zhì)膜20,自上而下布拉格反射膜系為5500埃厚的SiO2、金屬膜為厚1400埃的Al層，得到襯底正面和背面均制備內(nèi)凹半球形圖形的，具有不同折射率的硅化物復(fù)合襯底GaN基LED芯片。所制備的雙面圖形的硅化物復(fù)合襯底GaN基LED芯片要在具有普通圖形化襯底的GaN基LED芯片的出光效率基礎(chǔ)上再提高約8%。所述的具有普通圖形化襯底的GaN基LED芯片，制備步驟如實(shí)施例3中步驟(4) (7)，結(jié)構(gòu)如圖5示，僅在具有單面圖形化的襯底上米用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)技術(shù)生長(zhǎng)外延層,再在外延層上制備P、N電極。
權(quán)利要求
1.一種雙面圖形的硅化物復(fù)合襯底的發(fā)光二極管，包括藍(lán)寶石圖形襯底，圖形襯底正面上生長(zhǎng)有外延層，電流擴(kuò)展層，P、N電極臺(tái)面，SiO2掩膜，P電極、N電極；其特征在于所述的圖形襯底是襯底背面減薄拋光至襯底厚度80 150 μ m，襯底的正面和背面都制有內(nèi)凹坑圖形，襯底的背面內(nèi)凹坑內(nèi)填滿有Si02*SiNx后再蒸鍍有一層布拉格反射膜系和一層金屬膜組成的ODR介質(zhì)膜，使得襯底正面內(nèi)凹坑圖形、背面內(nèi)凹坑圖形，以及背面內(nèi)凹坑內(nèi)的SiO2或SiNx共同構(gòu)成具有不同折射率的復(fù)合襯底。
2.如權(quán)利要求1所述的雙面圖形的硅化物復(fù)合襯底的發(fā)光二極管，其特征在于所述的布拉格反射膜系為Si0、Si02、Ti02中的兩種或多種，按照λ/4n厚度交替生長(zhǎng)形成，生長(zhǎng)周期為3 4對(duì)；所述的金屬膜材料為Al、Ag或Au中的任意一種。
3.如權(quán)利要求1所述的雙面圖形的硅化物復(fù)合襯底的發(fā)光二極管，其特征在于所述內(nèi)凹坑圖形的形狀為半球形、圓錐形或圓臺(tái)形。
4.如權(quán)利要求1所述的雙面圖形的硅化物復(fù)合襯底的發(fā)光二極管，其特征在于所述內(nèi)凹坑圖形的開(kāi)口寬為2 4 μ m、深度為2 4 μ m,圖形間隔為2 4μ m。
5.如權(quán)利要求1所述的雙面圖形的硅化物復(fù)合襯底的發(fā)光二極管，其特征在于所述的SiO2掩膜厚度為700 1500埃。
6.如權(quán)利要求1所述的雙面圖形的硅化物復(fù)合襯底的發(fā)光二極管，其特征在于所述的布拉格反射膜系厚度為3000 7000埃，所述的金屬膜厚度為1000 1500埃。
7.—種權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述的雙面圖形的硅化物復(fù)合襯底的發(fā)光二極管的制作方法，包括步驟如下: (1)將藍(lán)寶石襯底背面減薄拋光，減薄后的襯底厚度為80 150μ m ; (2)用光阻對(duì)步驟(I)所述減薄后的襯底正面和背面制備圖形，通過(guò)刻蝕將圖形轉(zhuǎn)移到襯底正面和背面兩個(gè)面上，并去除光阻； (3)在步驟(2)所得雙面圖形的襯底正面上生長(zhǎng)外延層，外延層依次包括N型GaN層、有源層、P型GaN層； (4)在步驟(3)生長(zhǎng)的外延層上面制備電流擴(kuò)展層，得到一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)； (5)將步驟(4)制得的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上通過(guò)干法刻蝕制得P電極、N電極臺(tái)面； (6)在P電極、N電極臺(tái)面上采用PECVD技術(shù)制備SiO2掩膜，通過(guò)光刻技術(shù)將P電極、N電極區(qū)域暴露出來(lái)； (7)采用電子束蒸鍍技術(shù)蒸鍍P電極、N電極； (8)對(duì)制備完電極的芯片在襯底背面內(nèi)凹坑里通過(guò)PECVD技術(shù)生長(zhǎng)SiO2或SiNx并填滿內(nèi)凹坑，與襯底正面內(nèi)凹坑圖形、襯底背面內(nèi)凹坑圖形共同構(gòu)成具有不同折射率、不同出光角的GaN基LED支撐層； (9)最后，在內(nèi)凹坑內(nèi)填滿SiO2或SiNx的襯底背面上再制備一層ODR介質(zhì)膜，所述ODR介質(zhì)膜自上而下由一層布拉格反射膜系和一層金屬膜構(gòu)成，布拉格反射膜系材料為SiO、SiO2, TiO2中的兩種或多種，金屬膜材料為Al、Ag或Au中的任意一種。得到雙面圖形的硅化物復(fù)合襯底GaN基LED芯片。
8.如權(quán)利要求7所述的雙面圖形的硅化物復(fù)合襯底的發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于步驟(2)所述刻蝕圖形方法為干法刻蝕或濕法腐蝕。
9.如權(quán)利要求7所述的雙面圖形的硅化物復(fù)合襯底的發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于步 驟(4)所述制備電流擴(kuò)展層采用電子束蒸鍍技術(shù)或?yàn)R射技術(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙面圖形的硅化物復(fù)合襯底發(fā)光二極管及其制作方法。所述的雙面圖形的硅化物復(fù)合襯底發(fā)光二極管包括藍(lán)寶石圖形襯底，圖形襯底是背面減薄拋光至襯底厚度80～150μm，襯底的正面和背面都制有內(nèi)凹坑圖形，襯底的背面內(nèi)凹坑內(nèi)填滿有SiO2或SiNx后再蒸鍍有一層布拉格反射膜系和一層金屬膜組成的ODR介質(zhì)膜，使得襯底正面內(nèi)凹坑圖形、背面內(nèi)凹坑圖形，以及背面內(nèi)凹坑內(nèi)的SiO2或SiNx共同構(gòu)成具有不同折射率的復(fù)合襯底，有效提高發(fā)光二極管的外量子效率。
文檔編號(hào)H01L33/00GK103178179SQ20111043868
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者于峰, 彭璐, 劉存志, 張成山, 徐現(xiàn)剛 申請(qǐng)人:山東浪潮華光光電子股份有限公司