專利名稱：具有背鍍反射層的發(fā)光二極管及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種發(fā)光二極管及其制作方法，更為具體地，涉及ー種具有背鍍銀反射層的發(fā)光二極管及其制作方法。
背景技術(shù)：
近年來，以氮化鎵基寬帶隙半導(dǎo)體材料為代表的半導(dǎo)體照明技術(shù)得到飛速發(fā)展。 氮化鎵基發(fā)光二極管器件已經(jīng)廣泛應(yīng)用在顯示、指示、背光源和照明等多種領(lǐng)域。當(dāng)前，主流的氮化鎵基發(fā)光二極管芯片按結(jié)構(gòu)可以分為正裝、倒裝和垂直三種類型，其中以絕緣藍(lán)寶石為襯底的正裝結(jié)構(gòu)最為普遍，被業(yè)界所廣泛采用。對于正裝結(jié)構(gòu)LED，為了減少封裝環(huán)節(jié)中基板反射率不佳引起的取光效率降低，通常在減薄后的藍(lán)寶石襯底背面鍍上一高反射金屬層以減少光損失。銀在藍(lán)綠光波段具有極高的反射率，是理想的反射層材料，但銀與藍(lán)寶石的黏附很差，不能直接用作背鍍反射層?，F(xiàn)有的做法是在銀與藍(lán)寶石之間加ー薄層金屬作為黏附層，諸如Cr、Ni等，其厚度一般控制在幾個埃左右，以免造成反射率大幅降低。 如附圖I為ー典型的采用現(xiàn)有背鍍層技術(shù)的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)示意圖，其包括ー藍(lán)寶石襯底 100、一 n型氮化鎵基外延層101、一發(fā)光層102、一 p型氮化鎵基外延層103、一薄鉻層(厚度 10埃)110和ー銀反射層120。薄鉻層110的存在，使得銀反射層120能夠用于藍(lán)寶石襯底 100的背鍍反射層，而且由于其厚度只有幾個原子層，不會造成反射率明顯降低。采用薄層金屬層雖然可以解決銀與藍(lán)寶石的黏附差的問題，但其整體的反射率還是不如較純銀反射層，而且在生產(chǎn)制作上存在不易控制，重復(fù)性不佳等缺點(diǎn)。因此，需要提供一全新的背鍍反射層方案，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)的局限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供ー種具有背鍍銀反射層的發(fā)光二極管及其制作方法，通過在藍(lán)寶石襯底與反射層之間插入ー氮化鎵基材料層，以解決兩者之間黏附不佳的問題。 因氮化鎵基材料層與銀層在退火后可以形成緊密粘合，同時氮化鎵基材料對于藍(lán)、綠光波段是完全透明的，所以采用氮化鎵基材料層作為黏附層相比于薄金屬層可以提高背鍍反射層的整體反射率。根據(jù)實現(xiàn)上述目的的ー種具有背鍍反射層的發(fā)光二極管，其結(jié)構(gòu)包括
一透明襯底；
一半導(dǎo)體疊層，形成于該透明襯底的一第一表面，該半導(dǎo)體疊層包含一第一導(dǎo)電性半導(dǎo)體層、一第二導(dǎo)電性半導(dǎo)體層以及ー發(fā)光層介于前述兩者之間；
ー背鍍反射層形成于相對于所述第一表面的所述透明襯底的一第二表面，自該第二表面起，該背鍍銀反射層依次包含一黏附層和一金屬反射層，并且所述黏附層材質(zhì)為氮化鎵基材料，以及所述金屬反射層的首層材料為銀。根據(jù)實現(xiàn)上述目的的ー種具有背鍍反射層的發(fā)光二極管的制作方法，包括步驟 提供一透明襯底；
3在該透明襯底的第一表面外延生長半導(dǎo)體疊層，該半導(dǎo)體疊層包含一第一導(dǎo)電性半導(dǎo)體層、一第二導(dǎo)電性半導(dǎo)體層以及ー發(fā)光層介于前述兩者之間；
從相對于第一表面的該透明襯底的第二表面減薄并研磨該透明襯底；
在研磨后的透明襯底的第二表面外延生長ー氮化鎵基材料層作為黏附層；
在氮化鎵基材料層上鍍一金屬反射層，其中首層材料為銀；
退火以使得銀與氮化鎵基材料層形成緊密黏合。本發(fā)明中，透明襯底的材質(zhì)主要是藍(lán)寶石；半導(dǎo)體疊層的材料為氮化鎵基材料； 黏附層的形成方式可以采用外延生長，包括金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(M0CVD)、分子束外延 (MBE)和氫化物氣相外延(HVPE)等；綜合透光率和黏附性考慮，氮化鎵(GaN)是較為理想的黏附層材料；黏附層的厚度不宣太厚，500埃以內(nèi)即可；在制作方法中，針對背鍍反射層的退火可以在包含氮?dú)夂脱鯕獾姆諊羞M(jìn)行，并且退火的溫度介于300°C 800°C之間為宜。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。雖然在下文中將結(jié)合一些示例性實施及使用方法來描述本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，并不g在將本發(fā)明限制于這些實施例。反之，g在覆蓋包含在所附的權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明的精神與范圍內(nèi)的所有替代品、修正及等效物。


附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)ー步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。此外，附圖數(shù)據(jù)是描述概要，不是按比例繪制。圖I是現(xiàn)有技術(shù)的具有背鍍反射層發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明實施例的具有背鍍反射層的發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)示意圖。圖中部件符號說明
100:藍(lán)寶石襯底
101n型氮化鎵基外延層
102:發(fā)光層
103p型氮化鎵基外延層 110 :薄絡(luò)層
120 :銀反射層
200:藍(lán)寶石襯底
201:緩沖層
202n-GaN 層
203:多量子阱層
204p-GaN 層
210:IT0透明導(dǎo)電層
211P電極
212N電極220 =GaN黏附層 230 :銀反射鏡。
具體實施例方式以下將結(jié)合附圖及實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式，借此對本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實施。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個實施例以及各實施例中的各個特征可以相互結(jié)合， 所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。如附圖2所示的一種具有背鍍反射層的氮化鎵基發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)，包括藍(lán)寶石襯底200、緩沖層201、n-GaN層202、多量子阱有源層203、ρ-GaN層204、ITO透明導(dǎo)電層 210、P電極211、N電極212、GaN黏附層220、銀反射鏡230。其中，藍(lán)寶石襯底200具有兩個主表面，正表面和背表面；緩沖層201形成于藍(lán)寶石襯底200的正表面之上；n-GaN層202形成于緩沖層201之上；多量子阱有源層203形成于n-GaN層202之上；p_GaN層204形成于多量子阱有源層203之上；ΙΤ0層210形成于 P-GaN層204之上；Ρ電極211形成于ITO層210之上；Ν電極212形成于n_GaN層202之上；GaN黏附層220形成于藍(lán)寶石襯底200的背表面，其厚度為200埃；銀反射鏡230形成于GaN黏附層220之上，其材料為Ag/Ti/Pt/Au，首層材料為Ag。上述結(jié)構(gòu)的具有背鍍反射層的氮化鎵基發(fā)光二極管，其制作方法包括步驟 第一步在藍(lán)寶石襯底200的正表面上外延生長氮化鎵基外延層，包括；緩沖層201、
n-GaN層202、多量子阱有源層203和ρ-GaN層204 ；
第二步制作電極，包括部分地蝕刻氮化鎵基外延層以暴露出n-GaN層202，以及在 P-GaN層204上制作ITO透明導(dǎo)電層210，在ITO層210之上制作P電極211和在n_GaN層 202制作N電極212 ；
第三步研磨藍(lán)寶石襯底200的背表面，以達(dá)到減薄和拋光效果；
第四步在研磨后的藍(lán)寶石透明襯底200的背表面采用HVPE外延生長一厚度為200埃的 GaN 層 220 ；
第五步在GaN層220上鍍銀反射鏡230，材料為Ag/Ti/Pt/Au，首層材料為Ag ； 第六步在氮?dú)夂脱鯕饣旌蠚怏w氛圍中，溫度480°C中進(jìn)行快速熱退火，以使得銀反射鏡層230中的銀與GaN層220相互擴(kuò)散并形成緊密黏合。采用上述制作方法制作而成的發(fā)光二極管具有“藍(lán)寶石/氮化鎵/銀”的背鍍反射層結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)相比于“藍(lán)寶石/薄金屬/銀”結(jié)構(gòu)具有更高的反射率，因此在提高發(fā)光二極管的取光效率上更為優(yōu)越。
權(quán)利要求
1.具有背鍍反射層的發(fā)光二極管，包括一透明襯底；一半導(dǎo)體疊層，形成于該透明襯底的一第一表面，該半導(dǎo)體疊層包含一第一導(dǎo)電性半導(dǎo)體層、一第二導(dǎo)電性半導(dǎo)體層以及一發(fā)光層介于前述兩者之間；一背鍍反射層形成于相對于所述第一表面的所述透明襯底的一第二表面，自該第二表面起，該背鍍銀反射層依次包含一黏附層和一金屬反射層，并且所述黏附層材質(zhì)為氮化鎵基材料，以及所述金屬反射層的首層材料為銀。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有背鍍銀反射層的發(fā)光二極管，其透明襯底為藍(lán)寶石。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有背鍍銀反射層的發(fā)光二極管，其半導(dǎo)體疊層為氮化鎵基材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有背鍍銀反射層的發(fā)光二極管，其黏附層材料為氮化鎵。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有背鍍銀反射層的發(fā)光二極管，其黏附層厚度小于500埃。
6.具有背鍍反射層的發(fā)光二極管的制作方法，包括步驟提供一透明襯底；在該透明襯底的第一表面外延生長半導(dǎo)體疊層，該半導(dǎo)體疊層包含一第一導(dǎo)電性半導(dǎo)體層、一第二導(dǎo)電性半導(dǎo)體層以及一發(fā)光層介于前述兩者之間；從相對于第一表面的該透明襯底的第二表面減薄并研磨該透明襯底；在研磨后的透明襯底的第二表面外延生長一氮化鎵基材料層作為黏附層；在氮化鎵基材料層上鍍一金屬反射層，其中首層材料為銀；退火以使得銀與氮化鎵基材料層形成緊密粘合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有背鍍銀反射層的發(fā)光二極管的制作方法，其透明襯底為藍(lán)寶石。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有背鍍銀反射層的發(fā)光二極管的制作方法，其半導(dǎo)體疊層為氮化鎵基材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有背鍍銀反射層的發(fā)光二極管的制作方法，其退火的氛圍包含氮?dú)夂脱鯕狻?br> 10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有背鍍銀反射層的發(fā)光二極管的制作方法，其退火的溫度介于300°C 800°C之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有背鍍反射層的發(fā)光二極管及其制作方法。具有背鍍反射層的發(fā)光二極管，包括透明襯底；半導(dǎo)體疊層，形成于該透明襯底的一第一表面，該半導(dǎo)體疊層包含一第一導(dǎo)電性半導(dǎo)體層、一第二導(dǎo)電性半導(dǎo)體層以及一發(fā)光層介于前述兩者之間；背鍍反射層形成于相對于所述第一表面的所述透明襯底的一第二表面，自該第二表面起，該背鍍銀反射層依次包含一黏附層和一金屬反射層，并且所述黏附層材質(zhì)為氮化鎵基材料，以及所述金屬反射層的首層材料為銀。通過在藍(lán)寶石襯底與反射層之間插入一氮化鎵基材料層，以解決兩者之間黏附不佳的問題。
文檔編號H01L33/00GK102610728SQ20121007432
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月21日
發(fā)明者潘群峰 申請人:廈門市三安光電科技有限公司