[发明专利]GaN基LED制造工艺中的一种背面金属反射层阵列的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及LED（发光二极管）上的金属反射层的制造方法，尤其是涉及一种GaN（氮化镓）基LED制造工艺中的金属反射层阵列的制作方法。

背景技术

近来LED已大规模地用在移动手机、数字照相机、个人数字助理、交通指挥灯、汽车等等中。由于发出的光的亮度对于用于这种应用中的LED不够充足，所以在LED可以用于其它应用例如普通照明之前需要较高的亮度。

目前蓝光LED使用的都是基于GaN的III-V族化合物半导体材料；由于GaN外延片的P型GaN层空穴浓度小，且P型GaN层厚度要小于0.3μm，绝大部分发光从P型GaN层透出，而P型GaN层不可避免地对光有吸收作用，导致LED芯片外量子效率不髙，大大降低了LED的发光效率。采用ITO层作为电流扩展层的透射率较高,但导致LED电压要高一些,寿命也受到影响。另外，在外加电压下、由于存在电流扩散不均匀，一些区域电流密度很大，影响LED寿命。总之，在外部量子效率方面，现有的GaN基LED还是显得不足，一方面与电流非均匀分布有关，另一方面则是与当光发射至电极会被电极本身所吸收有关。

为了提高发光二极管的亮度和输出功率，可以在GaN基LED的衬底背面制作背面反射层，例如通过如下方法：（1）减薄后的背面直接蒸镀金属反射层；（2）减薄后的背面蒸镀布拉格反射层（Bragg Reflector）；（3）减薄后的背面蒸镀布拉格反射层和金属层组合。

上述方法中，金属反射层是相对于布拉格反射层较容易实现、成本更低的一种反光材料，因此，本发明主要针对方法（1）进行改进。已知的背面直接蒸镀金属反射层的方法为在减薄后的晶圆上直接蒸镀金属银或者铝等材料，但是，因为金属与蓝宝石衬底的粘附效果不好，也有的工艺是在蒸镀银和铝之前先蒸镀薄薄的一层镍、铬或者透明氧化物层等，以提高粘附性。已知的这种背面直接蒸镀金属反射层的方法存在以下问题：（1）金属与蓝宝石衬底粘附不好，在LED芯片倒膜到蓝膜上时，经常会出现分选过后金属反射层被粘在蓝膜上的现象，即出现脱落现象；（2）加入镍、铬或者透明氧化物层后，金属反射层的效果会明显降低，达不到较好的增亮效果了。

发明内容

本发明的目的在于提出一种GaN基LED制造工艺中的金属反射层阵列的制作方法，能够即达到反射光的目的，又保证LED芯片在与蓝膜粘附的时候不会出现金属反射层脱落的现象。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种GaN基LED制造工艺中的金属反射层阵列的制作方法，所述GaN基LED包括衬底、外延层、透明电极层、金属电极层和氧化物保护层，其中所述金属反射层阵列的制作方法包括步骤：

用光刻胶在衬底的、与所述外延层相对的另一面上制备阵列图形掩模；

通过刻蚀工艺，借助于所述阵列图形掩模，在衬底上刻蚀出阵列图形结构；

在所述阵列图形结构上形成金属反射层；

去除光刻胶以便对光刻胶表面的金属反射层进行剥离，从而得到最终的金属反射层。

进一步的，所述刻蚀工艺采用的是干法刻蚀工艺，所述干法刻蚀工艺采用的是ICP刻蚀设备。

进一步的，所述“用光刻胶在衬底的、与所述外延层相对的另一面上制备阵列图形掩模”包括步骤：在衬底的、与所述外延层相对的另一面上形成光刻胶层，其中所述形成光刻胶层进一步包括涂胶和前烘；利用光刻掩模，通过对光刻胶层进行曝光操作、显影操作而制备阵列图形掩模。

进一步的，所述衬底是蓝宝石衬底，所述外延层包括N型GaN层、多量子阱层以及P型GaN层，所述金属反射层是具有低吸收率和高反射率的金属层，所述透明电极层是ITO电极层。

进一步的，所述金属反射层由以下金属材料或者以下金属材料的合金而制成：Al、Au、Ag、Ni、W、Ti和Pt；所述金属电极层由以下金属材料或者以下金属材料的合金而制成：Ni、Au、Ti、Al。

进一步的，所述“在所述阵列图形结构上形成金属反射层”的操作包括以下步骤：通过蒸镀工艺而在所述阵列图形结构上沉积金属反射层，通过真空溅射工艺而在所述阵列图形结构上形成金属反射层。

对应地，本发明还提出了一种GaN基LED，其包括衬底、外延层、透明电极层、金属电极层和氧化物保护层，其中在所述GaN基LED的衬底的、与所述外延层相对的另一面上具有按照上文所述的制作方法而制作的金属反射层。

进一步的，所述衬底是蓝宝石衬底，所述外延层包括N型GaN层、多量子阱层以及P型GaN层，所述金属反射层是具有低吸收率和高反射率的金属层，所述透明电极层是ITO电极层。