[发明专利]发光二极管及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体照明领域，尤其涉及一种发光二极管及其形成方法。

背景技术

半导体发光二极管(LED，Light Emitting Diode)是一种半导体固体发光器件，主要是利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫等色的光。

发光二极管根据发光颜色的不同，分为单色发光二极管和白光发光二极管。二十世纪八十年代出现了超高亮度红色发光二极管，早期的红色发光二极管的衬底为不透明材料，发光效率为1-2lumens/watt(流明/瓦)；之后对其进行了改进，采用透明的衬底；在所有的超高亮度红色发光二极管中，最好的模型的效率约为9lumens/watt(流明/瓦)，光谱范围通常在650nm-640nm，驱动电流值通常在30mA-50mA，在1.5V电压时发光灰暗。随后开发了在GaP(磷化镓)衬底上形成的高效率红色发光二极管、橙红色发光二极管以及橙色发光二极管；之后又开发了超亮度橙红色发光二极管、橙色发光二极管、黄色发光二极管。第一个绿色发光二极管由GaP(磷化镓)形成，其效率为每瓦数十流明，最大驱动电流通常为30mA；随后出现了高效率绿色发光二极管，之后出现了绿色发光二极管。第一个超亮度宽波带GaN蓝色发光二极管在20世纪90年代由Nichia开发成功，光谱范围跨越紫色、蓝色和绿色区域，波峰宽度为450nm。第一个超亮度SiC蓝色发光二极管在20世纪90年代由Cree开发成功，光谱范围非常宽，尤其在淡蓝色(mid-blue)到紫色光谱范围内强度很强，波峰范围在428-430nm，最大驱动电流约为30mA，通常使用10mA。

图1为现有技术的单色发光二极管结构的示意图，以蓝色发光二极管为例，参考图1，现有技术中的单色发光二极管的结构一般为在蓝宝石基底(Al₂O₃)10上形成材料为N型掺杂的氮化镓(n-GaN)的缓冲层11，在缓冲层11上形成材料为氮化镓铟(InGaN)的多量子阱有源层12，在多量子阱有源层12上形成材料为P型掺杂的氮化镓(p-GaN)的帽层13，其中，缓冲层11、多量子阱有源层12和帽层13共同构成了发光二极管管芯，此外帽层13上还形成有透明的金属接触层14。正电极15与所述帽层13电连接，为了将缓冲层11引出，在所述金属接触层14、帽层13、多量子阱有源层12和缓冲层11上形成凹槽16，在凹槽16的底部形成负电极17，所述负电极17与缓冲层11电连接，从而可以通过正电极15和负电极17向所述发光二极管管芯施加电压，使发光二极管发光。

现有技术的发光二极管结构多采用蓝宝石基底10，由于该材质为绝缘体，因此需要形成凹槽16，并通过负电极17将缓冲层11引出，凹槽16导致有效的发光面积减小。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种发光二极管及其形成方法，增大发光二极管的有效发光面积。

为解决上述问题，本发明提供一种发光二极管的形成方法，包括：

分别提供半导体基底和蓝宝石基底，所述半导体基底上形成有第一键合层，所述蓝宝石基底上依次形成有牺牲层、发光二极管管芯和第二键合层；

将所述第一键合层和第二键合层键合；

去除所述牺牲层，将所述蓝宝石基底剥离。

可选的，所述发光二极管的形成方法还包括：在剥离蓝宝石基底后暴露出的发光二极管管芯的表面形成连接电极。

可选的，所述牺牲层的厚度为10nm至50nm。

可选的，所述牺牲层的材料为磷化硼。

可选的，所述去除所述牺牲层包括：使用氯化氢气体刻蚀去除所述牺牲层。

可选的，在所述蓝宝石基底和牺牲层之间还形成有缓冲层。

可选的，所述缓冲层的材料为氮化铝。

可选的，所述第一键合层的材料为钯，所述第二键合层的材料为铟或银。

可选的，所述第一键合层的材料为钯，所述第二键合层为铟和钯的叠层结构，或银和钯的叠层结构。

可选的，所述第一键合层的材料为钯，所述第二键合层为铟的单层结构或铟和钯的叠层结构，所述键合的反应温度为180℃至220℃。

可选的，所述第二键合层和发光二极管管芯之间还形成有接触电极层。

可选的，所述接触电极层的材料为钛。

可选的，所述接触电极层的厚度为2nm至10nm。

可选的，所述发光二极管管芯包括依次位于所述牺牲层上的帽层、有源层和缓冲层。

可选的，所述半导体基底为N型掺杂的硅衬底。