[发明专利]一种基于多单元合成式反射镜的功率型发光二极管的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种垂直发光二极管的制作方法，特别是涉及一种基于多单元合成式反射镜的功率型发光二极管的制作方法。

背景技术

目前大多数的GaN基外延主要是生长在蓝宝石衬底上，由于蓝宝石导电性能差，普通的GaN基发光器件采用横向结构，即两个电极在器件的同一侧，电流在N-GaN层中横向流动不等的距离，存在电流堵塞，产生热量；另外，蓝宝石衬底的导热性能低，因此限制了GaN基器件的发光功率及效率。将蓝宝石衬底去除将发光器件做成垂直结构可以有效解决散热、出光以及抗静电等问题。

对于垂直发光二极管，一方面，有源层向下发射的光经p型外延接触金属反射后向上从n型外延表面出光，因此为了得到高效垂直发光二极管，需要在p型GaN基外延底部制作高反射率欧姆接触金属层，以减少有源层向下发射的光被金属层吸收，保证器件的工作电压和效率；对于可见光波段，在所有金属材料中银(Ag)反射率最高，且能够与p型GaN基外延层形成良好的欧姆接触，因此被公认是垂直发光二极管p欧姆接触反射层的首选，但Ag与半导体表面的粘附性不佳。另一方面，在蓝宝石衬底去除前通常将GaN基外延通过加温加压方式焊接到散热较好的Si基板或金属基板上，由于Ag与半导体的热膨胀系数(CTE)不匹配，如Ag的热膨胀系数是GaN基外延的3倍多，因此高温焊接过程会产生层间热应力，破坏Ag与p型GaN基表面的粘附力；而具有优良散热基板的垂直结构发光二极管更倾向于制作成大尺寸功率型发光器件，但材料热应力直接与材料尺寸成正比，材料尺寸越大，高温焊接过程承受的热应力越大，在制作功率型垂直发光二极管(如1mmx1mm芯片)过程中其呈现形式是：剥离去除蓝宝石衬底后Ag与GaN外延界面发生分离导致GaN外延剥落(peeling)，其剥离后较低的成品率是功率型垂直法发光二极管实现量产的瓶颈。传统的做法是在p型GaN与Ag之间多制作一黏附性较好的薄金属层，例如Ni/Ag、Pt/Ag等，但其反射率却比Ag要低很多，因此制约了功率型垂直发光二极管的发光效率，而且在制作更高功率型器件时也会存在相同的问题。

发明内容

为解决上述因高温焊接过程Ag的热应变大造成蓝宝石剥离后GaN外延剥落而导致功率型垂直发光二极管制作难的问题，本发明旨在提出一种基于多单元合成式反射镜的功率型发光二极管的制作方法。

一种基于多单元合成式反射镜的功率型发光二极管的制作方法，其制作步骤如下：

步骤一：在蓝宝石衬底上外延生长GaN基蓝光LED发光材料，发光材料依次包括n型GaN基半导体层、活性层和p型GaN基半导体层；

步骤二：在p型GaN基半导体层上沉积一层Ag作为反射金属膜，采用化学蚀刻将反射金属膜进行微隔离形成多单元合成式反射镜，隔离的各单元反射镜之间暴露出p型GaN基半导体层表面；

步骤三：在氮气氛围下对反射金属膜进行高温热退火处理形成欧姆接触；

步骤四：在暴露出的p型GaN基半导体层表面沉积与Ag厚度相当的高阻填充材料；

步骤五：在反射金属膜及高阻填充材料上沉积阻挡层金属；

步骤六：在阻挡层金属材料上沉积上焊接金属；

步骤七：取一散热基板，并在散热基板上沉积下焊接金属；

步骤八：采用共晶键合方式将步骤一至步骤六制备好的GaN基外延膜连接到步骤七制备好的散热基板上；

步骤九：去除蓝宝石衬底；

步骤十：在高阻材料填充区域垂直对应的n型GaN基半导体层上表面区域沉积上电极；

步骤十一：在散热基板下表面沉积下电极。