一種發(fā)光二極管的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管的制造方法，包括：1）于半導(dǎo)體襯底表面形成至少包括N型層、量子阱層及P型層的發(fā)光外延結(jié)構(gòu)；2）形成N電極制備區(qū)域；3）于所述P型層表面制作具有沉積窗口的光刻膠，并于所述光刻膠表面及沉積窗口形成高反射金屬層；4）采用剝離工藝去除所述光刻膠及高反射金屬層，形成金屬反射鏡；5）形成透明導(dǎo)電層；6）于所述金屬反射鏡垂向?qū)?yīng)的透明導(dǎo)電層表面制備P電極，并于所述N電極制備區(qū)域表面制備N(xiāo)電極。本發(fā)明通過(guò)于P電極下方增加一金屬反射鏡，可以有效減少P電極對(duì)光線的吸收，提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種發(fā)光二極管的制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于半導(dǎo)體照明領(lǐng)域，特別是涉及一種發(fā)光二極管的制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 半導(dǎo)體照明作為新型高效固體光源，具有壽命長(zhǎng)、節(jié)能、環(huán)保、安全等顯著優(yōu)點(diǎn)，將 成為人類(lèi)照明史上繼白熾燈、熒光燈之后的又一次飛躍，其應(yīng)用領(lǐng)域正在迅速擴(kuò)大，正帶動(dòng) 傳統(tǒng)照明、顯示等行業(yè)的升級(jí)換代，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益巨大。正因如此，半導(dǎo)體照明被 普遍看作是21世紀(jì)最具發(fā)展前景的新興產(chǎn)業(yè)之一，也是未來(lái)幾年光電子領(lǐng)域最重要的制 高點(diǎn)之一。發(fā)光二極管是由111-1￥族化合物，如6 &48(砷化鎵)、6&?(磷化鎵)、6&48?(磷砷 化鎵）等半導(dǎo)體制成的，其核心是PN結(jié)。因此它具有一般P-N結(jié)的I-N特性，即正向?qū)ǎ?反向截止、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由N區(qū) 注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進(jìn)入對(duì)方區(qū)域的少數(shù)載流子（少子）一部分與多數(shù)載流子 (多子）復(fù)合而發(fā)光。
[0003] 對(duì)于一般正裝結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，其出光面一般為正面出光，這種結(jié)構(gòu)存在以下 問(wèn)題：P電極下方的電流密度較大，發(fā)光效率也較高，但由于P電極一般不透光并且會(huì)吸收 大部分的光線，因此會(huì)造成電流的浪費(fèi)和出光率的降低。現(xiàn)有的解決方法是，對(duì)P電極下 方的p-GaN面積部分進(jìn)行鈍化，使其成為電絕緣性，或者在P電極下面沉積Si0 2等絕緣層， 減少電流在P電極下面直接注入以節(jié)省電流，這種結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管同樣存在以下兩個(gè)問(wèn) 題：1)在活性區(qū)所產(chǎn)生的光子仍有部分能夠穿過(guò)電絕緣區(qū)或Si0 2絕緣層被P電極所吸收， 造成出光效率下降。2)由于絕緣去或絕緣層的電流阻擋作用，P電極下方的發(fā)光外延結(jié)構(gòu) 的發(fā)光率很低，同樣會(huì)降低發(fā)光二極管整體的發(fā)光效率。
[0004] 因此，提供一種能有效解決P電極對(duì)光線的吸收以及由于電流阻擋作用導(dǎo)致發(fā)光 二極管發(fā)光效率降低等問(wèn)題的方法實(shí)屬必要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)光二極管的制造方 法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中P電極對(duì)光線的吸收以及由于電流阻擋作用導(dǎo)致發(fā)光二極管發(fā)光 效率降低等問(wèn)題。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管的制造方法，所述 制造方法至少包括以下步驟：
[0007] 1)提供一半導(dǎo)體襯底，于所述半導(dǎo)體襯底表面形成至少包括N型層、量子阱層及P 型層的發(fā)光外延結(jié)構(gòu)；
[0008] 2)采用光刻工藝形成N電極制備區(qū)域；
[0009] 3)于所述P型層表面制作具有沉積窗口的光刻膠，并于所述光刻膠表面及沉積窗 口對(duì)應(yīng)的P型層表面形成高反射金屬層；
[0010] 4)采用剝離工藝去除所述光刻膠及光刻膠表面的高反射金屬層，于所述P型層表 面形成金屬反射鏡；
[0011] 5)于所述金屬反射鏡及P型層表面形成透明導(dǎo)電層；
[0012] 6)于所述金屬反射鏡垂向?qū)?yīng)的透明導(dǎo)電層表面制備P電極，并于所述N電極制 備區(qū)域表面制備N(xiāo)電極。
[0013] 作為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法的一種優(yōu)選方案，所述半導(dǎo)體襯底為藍(lán)寶石 襯底，所述N型層為N-GaN層，所述量子阱層為GaN/InGaN多量子阱層，所述P型層為P-GaN 層。
[0014] 作為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法的一種優(yōu)選方案，步驟2)所述的N電極制備 區(qū)域?yàn)槿コ瞬糠值腜型層、量子阱層及N型層所獲得的N型層平臺(tái)。
[0015] 作為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法的一種優(yōu)選方案，采用濺射法或蒸鍍法形成 所述高反射金屬層。
[0016] 作為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法的一種優(yōu)選方案，所述高反射金屬層結(jié)構(gòu)為 Al/Ni/Au 疊層或 Ag/Ni/Au 疊層。
[0017] 作為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法的一種優(yōu)選方案，所述高反射金屬層的厚度 為 575 ?1150A。
[0018] 作為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法的一種優(yōu)選方案，所述高反射金屬層的寬度 大于或等于所述P電極的寬度。
[0019] 作為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法的一種優(yōu)選方案，所述高反射金屬層的寬度 與P電極的寬度之差為〇?6 μ m。
[0020] 如上所述，本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管的制造方法，包括：1)提供一半導(dǎo)體襯底， 于所述半導(dǎo)體襯底表面形成至少包括N型層、量子阱層及P型層的發(fā)光外延結(jié)構(gòu)；2)采用 光刻工藝形成N電極制備區(qū)域；3)于所述P型層表面制作具有沉積窗口的光刻膠，并于所 述光刻膠表面及沉積窗口對(duì)應(yīng)的P型層表面形成高反射金屬層；4)采用剝離工藝去除所述 光刻膠及光刻膠表面的高反射金屬層，于所述P型層表面形成金屬反射鏡；5)于所述金屬 反射鏡及P型層表面形成透明導(dǎo)電層；6)于所述金屬反射鏡垂向?qū)?yīng)的透明導(dǎo)電層表面制 備P電極，并于所述N電極制備區(qū)域表面制備N(xiāo)電極。本發(fā)明通過(guò)于P電極下方增加一金 屬反射鏡，可以有效減少P電極對(duì)光線的吸收，并保證P電極下方的發(fā)光外延有效發(fā)光，提 高發(fā)光二極管的發(fā)光效率。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，可以有效提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率，適用于 工業(yè)生產(chǎn)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1?圖2顯示為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法步驟1)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖3顯示為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法步驟2)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖4?圖5顯示為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法步驟3)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖6顯示為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法步驟4)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025] 圖7顯示為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法步驟5)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026] 圖8顯示為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法步驟6)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027] 元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0028] 101 半導(dǎo)體襯底
[0029] 102 N 型層
[0030] 103 量子阱層
[0031] 104 P 型層
[0032] 105 N電極制備區(qū)域
[0033] 106 光刻膠
[0034] 107 高反射金屬層
[0035] 108 透明導(dǎo)電層
[0036] 109 P 電極
[0037] 110 N 電極

【具體實(shí)施方式】
[0038] 以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書(shū) 所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的具體實(shí) 施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書(shū)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離 本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0039] 請(qǐng)參閱圖1?圖8。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明 本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù) 目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其 組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0040] 如圖1?圖8所示，本實(shí)施例提供一種發(fā)光二極管的制造方法，所述制造方法至少 包括以下步驟：
[0041] 如圖1?圖2所示，首先進(jìn)行步驟1)，提供一半導(dǎo)體襯底101，于所述半導(dǎo)體襯底 101表面形成至少包括N型層102、量子阱層103及P型層104的發(fā)光外延結(jié)構(gòu)。
[0042] 作為示例，所述半導(dǎo)體襯底101為藍(lán)寶石襯底，可以為平片型的藍(lán)寶石襯底或者 圖形藍(lán)寶石襯底。當(dāng)然，也可以為Si襯底、SiC襯底等半導(dǎo)體襯底。
[0043] 作為示例，采用化學(xué)氣相沉積法形成所述發(fā)光外延結(jié)構(gòu)。
[0044] 作為示例，所述N型層102為N-GaN層，所述量子阱層103為GaN/InGaN多量子阱 層103,所述P型層104為P-GaN層。當(dāng)然，所述發(fā)光外延結(jié)構(gòu)也可以是如GaAs (砷化鎵） 基、GaP (磷化鎵）基、GaAsP (磷砷化鎵）基等發(fā)光外延結(jié)構(gòu)。
[0045] 如圖3所示，然后進(jìn)行步驟2)，采用光刻工藝形成N電極制備區(qū)域105 ;
[0046] 作為示例，所述的N電極制備區(qū)域105為去除了部分的P型層104、量子阱層103 及N型層102所獲得的N型層平臺(tái)。具體地，包括步驟：
[0047] 2-1)于所述P型層104表面形成于欲制備N(xiāo)電極的區(qū)域具有刻蝕窗口的光刻圖 形；
[0048] 2-2)采用ICP刻蝕法刻蝕所述刻蝕窗口下方的P型層104、量子阱層103,并去除 部分的N型層102獲得N型層制備平臺(tái)；
[0049] 2-3 )去除所述光刻圖形。
[0050] 如圖4?圖5所示，接著進(jìn)行步驟3)，于所述P型層104表面制作具有沉積窗口的 光刻膠106,并于所述光刻膠106表面及沉積窗口對(duì)應(yīng)的P型層104表面形成高反射金屬層 107。
[0051] 作為示例，所述光刻膠106應(yīng)該具有表面平整、容易去除等特點(diǎn)。在本實(shí)施例中， 所述光刻膠106為負(fù)性光刻膠。
[0052] 作為示例，采用濺射法或蒸鍍法形成所述高反射金屬層107,在本實(shí)施例中，采用 濺射法形成所述高反射金屬層107。
[0053] 作為示例，所述高反射金屬層107的材料為Al/Ni/Au疊層或Ag/Ni/Au疊層，當(dāng) 然，所述高反射金屬層107也可以采用其它的高反射率的金屬或金屬疊層，并不限于此處 所列舉的兩種。
[0054] 作為示例，所述高反射金屬層107的厚度為575?1150A。優(yōu)選為800?1000A。
[0055] 作為示例，所述沉積窗口的設(shè)計(jì)寬度應(yīng)該大于或等于后續(xù)工藝制作的P電極109 的寬度。
[0056] 如圖6所示，然后進(jìn)行步驟4)，采用剝離工藝去除所述光刻膠106及光刻膠106表 面的高反射金屬層107,于所述P型層104表面形成金屬反射鏡。
[0057] 具體地，對(duì)已經(jīng)過(guò)會(huì)話處理的光刻膠106進(jìn)行清洗工藝，使所述光刻膠106溶解， 光刻膠106溶解同時(shí)，其表面的高反射金屬層107也隨之剝離，最后只保留沉積于所述P型 層104表面的金屬層，作為金屬反射鏡。
[0058] 作為示例，所述高反射金屬層107的寬度大于或等于所述P電極109的寬度。
[0059] 作為示例，為了不影響發(fā)光二極管的正面出光面積，所述高反射金屬層107的寬 度與P電極109的寬度之差為0?6 μ m。
[0060] 由于需要制作高反射率的反射鏡，若采用常規(guī)的曝光-刻蝕工藝進(jìn)行制作，由于 金屬的高反射率，在曝光時(shí)光線容易產(chǎn)生較多的交聯(lián)反應(yīng)，會(huì)嚴(yán)重影響光刻的精度。本發(fā)明 選用剝離工藝作為制作的方法，可以有效地克服以上的缺點(diǎn)，獲得精度較高的金屬反射鏡。
[0061] 由于反射鏡的材料為金屬材料，故P電極下方的發(fā)光外延結(jié)構(gòu)也能發(fā)光，其光線 會(huì)被所述金屬反射鏡反射而不被P電極吸收，因而可以提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率。
[0062] 如圖7所示，接著進(jìn)行步驟5 )，于所述金屬反射鏡及P型層104表面形成透明導(dǎo)電 層 108。
[0063] 作為示例，采用濺射法或電鍍法形成所述透明導(dǎo)電層108,所述透明導(dǎo)電層108的 材料優(yōu)選為ΙΤ0透明導(dǎo)電層。
[0064] 如圖8所不，最后進(jìn)行步驟6)，于與所述金屬反射鏡垂向?qū)?yīng)的透明導(dǎo)電層108表 面制備P電極109,并于所述N電極制備區(qū)域105表面制備N(xiāo)電極110。
[0065] 綜上所述，本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管的制造方法，包括：1)提供一半導(dǎo)體襯底 101，于所述半導(dǎo)體襯底101表面形成至少包括N型層102、量子阱層103及P型層104的發(fā) 光外延結(jié)構(gòu)；2)采用光刻工藝形成N電極制備區(qū)域105 ;3)于所述P型層104表面制作具 有沉積窗口的光刻膠106,并于所述光刻膠106表面及沉積窗口對(duì)應(yīng)的P型層104表面形成 高反射金屬層107 ;4)采用剝離工藝去除所述光刻膠106及光刻膠106表面的高反射金屬 層107,于所述P型層104表面形成金屬反射鏡；5)于所述金屬反射鏡及P型層104表面形 成透明導(dǎo)電層108 ;6)于所述金屬反射鏡垂向?qū)?yīng)的透明導(dǎo)電層108表面制備P電極109， 并于所述N電極制備區(qū)域105表面制備N(xiāo)電極110。本發(fā)明通過(guò)于P電極下方增加一金屬 反射鏡，可以有效減少P電極對(duì)光線的吸收，并保證P電極下方的發(fā)光外延有效發(fā)光，提高 發(fā)光二極管的發(fā)光效率。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，可以有效提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率，適用于工 業(yè)生產(chǎn)。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0066] 上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟 悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因 此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完 成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1. 一種發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于，所述制造方法至少包括以下步驟： 1) 提供一半導(dǎo)體襯底，于所述半導(dǎo)體襯底表面形成至少包括N型層、量子阱層及P型層 的發(fā)光外延結(jié)構(gòu)； 2) 采用光刻工藝形成N電極制備區(qū)域； 3) 于所述P型層表面制作具有沉積窗口的光刻膠，并于所述光刻膠表面及沉積窗口對(duì) 應(yīng)的P型層表面形成高反射金屬層； 4) 采用剝離工藝去除所述光刻膠及光刻膠表面的高反射金屬層，于所述P型層表面形 成金屬反射鏡； 5) 于所述金屬反射鏡及P型層表面形成透明導(dǎo)電層； 6) 于所述金屬反射鏡垂向?qū)?yīng)的透明導(dǎo)電層表面制備P電極，并于所述N電極制備區(qū) 域表面制備N(xiāo)電極。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于：所述半導(dǎo)體襯底為藍(lán) 寶石襯底，所述N型層為N-GaN層，所述量子阱層為GaN/InGaN多量子阱層，所述P型層為 P-GaN 層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于：步驟2)所述的N電極 制備區(qū)域?yàn)槿コ瞬糠值腜型層、量子阱層及N型層所獲得的N型層平臺(tái)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于：采用濺射法或蒸鍍法 形成所述高反射金屬層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于：所述高反射金屬層結(jié) 構(gòu)為Al/Ni/Au疊層或Ag/Ni/Au疊層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于：所述高反射金屬層的 厚度為575?1150A。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于：所述高反射金屬層的 寬度大于或等于所述P電極的寬度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于：所述高反射金屬層的 寬度與P電極的寬度之差為〇?6 μ m。
【文檔編號(hào)】H01L33/00GK104064633SQ201310096016
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2013年3月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月22日
【發(fā)明者】朱廣敏, 郝茂盛, 齊勝利 申請(qǐng)人:上海藍(lán)光科技有限公司