[发明专利]一种蓝光发光二极管的外延片结构及其制造工艺

说明书

技术领域

本发明属于半导体照明技术领域，具体涉及发光二极管外延片结构和加工工艺。

背景技术

大功率的蓝光发光二极管的用途越来越广，从原来的公共照明正在向家用照明发展，其节能环保效果显著。

外延结构是发光二极管的核心部分，目前最成熟且最具有效率的蓝光发光二极管是采用氮化镓作为外延结构的基本材料，通常的结构是：在衬底上生长有GaN基材料和器件的外延层。现有的一种大功率蓝光LED的外延结构如图1所示，是在衬片层的上面自下至上依次生长有蓝宝石层衬底层、低温GaN缓冲层、N-GaN接触层、InGaN/GaN发光层、PAlGaN过渡层、P-GaN接触层。由于蓝宝石层衬底的散热性差，因此使用该种结构的芯片做成的器件散热性很差、光输出效率低，如何提高散热性能、提高光效率成为当今大家最为关心的问题。

现有中国专利文献CN 101853903 A公开了一种制备氮化镓基垂直结构发光二极管的方法，使用选择性合金电镀方法制备垂直结构发光二极管，利用光阻材料在P型氮化镓面跑道内进行填充，使用镍钨合金支撑衬底，由于镍钨合金的硬度太高，不易对其进行切割或其他加工方法进行处理，因此只能采用选择性电镀工艺，将镍钨合金电镀在发光二极管上作为支撑衬底，然后利用激光剥离蓝宝石层衬底，得到垂直结构发光二极管。上述技术方案中使用电镀镍钨合金作为支撑衬底，虽然可以改变蓝宝石层衬底较差的导电和散热性能，但是还存在以下问题：

一是电镀工艺极其复杂，进行电镀前的预处理、电镀、镀后处理三个阶段，每个阶段对工艺条件的要求都极为严格，并不适合应用于生产线上进行批量生产。

二是电镀工艺对环境有较大的污染，由于电镀废水的成分非常复杂，除含氰废水和酸碱废水外，重金属是电镀废水中潜在的危害性极大的废水类别，尽管电镀废水都会进行清洁处理但是依然对环境带来污染。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中的大功率蓝光发光二极管生产工艺复杂不适于批量生产并且其生产工艺对环境的污染较大进而提供一种能够实现批量生产对环境无污染的散热性好的大功率蓝光发光二极管的外延片结构及其制造工艺。

为解决上述技术问题，本发明提供一种蓝光发光二极管的外延片结构，在衬底层上依次成型有P-GaN接触层，PAlGaN过渡层，InGaN/GaN发光层，N-GaN接触层，所述衬底层采用钼铜基板，所述钼铜基板采用各向异性导电粘合剂与所述P-GaN接触层粘结在一起。

所述各向异性导电粘合剂为LEP1000。

所述各向异性导电粘合剂LEP1000的涂覆厚度为10-100um。

所述InGaN/GaN发光层包括一次生长InGaN/GaN发光层和二次生长InGaN/GaN发光层。

所述一次生长InGaN/GaN发光层的厚度为2um-3um。

所述二次生长InGaN/GaN发光层的厚度为3.5um。

一种制造蓝光发光二极管的外延片结构的工艺，包括以下步骤：

a、在衬片层上自下而上地依次生长蓝宝石层，低温GaN缓冲层，N-GaN接触层，InGaN/GaN发光层，PAlGaN过渡层，P-GaN接触层；

b、去掉蓝宝石层和低温GaN缓冲层；

c、切割钼铜板得到与外延片的所述P-GaN接触层相同、大小一致的钼铜基板，利用各向异性导电粘合剂将钼铜基板粘结在所述P-GaN接触层上。

所述步骤b与所述步骤c可以调换顺序。

步骤c中采用LEP1000将钼铜基板粘结在所述P-GaN接触层上。

所述步骤d中，所述LEP1000的涂覆厚度为10um-100um。

步骤a中，InGaN/GaN发光层采用二次生长工艺，一次InGaN/GaN发光层的生长厚度为2um-5um，二次InGaN/GaN发光层的生长厚度为3.5um。

所述步骤b中，采用激光切割技术或化学腐蚀技术去掉蓝宝石层和低温GaN缓冲层。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明的外延片结构，采用钼铜基板代替蓝宝石层做衬底，钼铜材料的导热系数是蓝宝石层的五倍，因此散热效果有了极大的提高；并且钼铜材料质软易切割，使得工艺简单，可以投入到生产线进行批量生产。

2、本发明所述的外延片结构，采用各向异性导电粘合剂粘结钼铜基板作为衬底，在生产过程当中不会产生任何污染物排放到自然界中，因此整个工艺不会对环境造成污染。