一種氮化物發(fā)光二極管組件的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種氮化物發(fā)光二極管組件的制備方法，具有降低電子漏電，降低efficiencydroop效應，增強空穴濃度，增強發(fā)光效率的優(yōu)勢，該方法是采用如下步驟實現(xiàn)的：（1）提供一過渡襯底；（2）在所述過渡襯底上依次生長P型半導體層和第一鍵合層；（3）提供一永久襯底；（4）在所述永久襯底上依次生長N型半導體層、發(fā)光層和第二鍵合層；（5）將生長有P型半導體層的過渡襯底以及生長有N型半導體層、發(fā)光層的永久襯底，通過第一鍵合層和第二鍵合層進行鍵合。
【專利說明】一種氮化物發(fā)光二極管組件的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及氮化物半導體光電器件，具體是一種氮化物發(fā)光二極管組件的制備方法。
【背景技術】
[0002]近年來，發(fā)光二極管(英文簡稱為LED)組件著重于亮度提升，期望能應用于照明領域，以發(fā)揮節(jié)能減碳的功效。一般來說，傳統(tǒng)的InGaN LED組件包括:具有在藍寶石襯底上形成氮化物緩沖層，由Si摻雜GaN的η型接觸層，由具有InGaN的多層量子井結(jié)構(英文為Mult1-Quantum-Well,簡稱MQW)的發(fā)光層，由Mg摻雜AlGaN的電子阻擋層，由Mg摻雜的p型氮化物接觸層依次堆疊而成的結(jié)構，該結(jié)構具有較高亮度的半導體組件特性。
[0003]由于通常InGaN LED結(jié)構MQW發(fā)光層生長溫度一般為75(T850°C，P型半導體層生長溫度相對較高，一般為90(Tl000°C，但是P型半導體層溫度越高對發(fā)光層破壞越大，導致復合效率較低，影響發(fā)光性能，然而P型層溫度降低又會導致P型半導體層晶體質(zhì)量降低，而目前來看，電子漏電和空穴濃度低是導致效率驟降(英文為efficiency droop)現(xiàn)象的重要原因，從而制約著其效率的提升及更廣泛的應用?；诖?，有必要發(fā)明一種全新的制備方法以解決上述存在的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述問題，本發(fā)明提供一種既可以高溫生長P型半導體層并且避免其對MQW層產(chǎn)生破壞的氮化物發(fā)光二極管組件的制備方法，該方法是采用如下步驟實現(xiàn)的:(I)提供一過渡襯底；(2)在所述過渡襯底上依次生長P型半導體層和第一鍵合層；(3)提供一永久襯底；(4)在所述永久襯底上依次生長N型半導體層、發(fā)光層和第二鍵合層；(5)將生長有P型半導體層的過渡襯底以及生長有N型半導體層、發(fā)光層的永久襯底，通過第一鍵合層和第二鍵合層進行鍵合。
[0005]第一鍵合層和第二鍵合層進行鍵合的方式，可以選用晶片或管芯方式鍵合，優(yōu)選晶片鍵合方式，可采用直接鍵合技術或介質(zhì)鍵合技術，優(yōu)選直接鍵合技術，又可分為熱鍵合和低溫真空鍵合技術；
優(yōu)選地，將第一鍵合層和第二鍵合層進行鍵合后，去除過渡襯底；
優(yōu)選地，去除過渡襯底后，再通過蝕刻工藝暴露出部分N型半導體層，分別在P型半導體層和裸露的N型半導體層上制作P電極和N電極；
優(yōu)選地，所述第一鍵合層/第二鍵合層材料為AUaxInyNM,其中O蘭X < 1,0蘭y< I。
[0006]優(yōu)選地，所述過渡襯底選用氧化鋁單晶(Sapphire)或SiC(6H_SiC或4H_SiC)或Si或GaAs或GaN或其組合；
優(yōu)選地，所述永久襯底選用氧化鋁單晶(Sapphire)或SiC(6H_SiC或4H_SiC)或Si或GaAs或GaN或其組合； 優(yōu)選地，所述P型半導體層可以依次包括P型接觸層、P型層和電子阻擋層；
優(yōu)選地，所述過渡襯底和P型半導體層之間還可以包括透明導電層；
優(yōu)選地，所述永久襯底和N型半導體層之間還可以包括緩沖層；
優(yōu)選地，所述緩沖層可以包括低溫緩沖層或高溫緩沖層或其組合。
[0007]與現(xiàn)有制備氮化物發(fā)光二極管組件的方法相比，本發(fā)明所述的通過鍵合工藝制備氮化物發(fā)光二極管組件的方法，具有以下有益效果:
(1)可以避免直接生長P型半導體層對發(fā)光層的破壞，增強發(fā)光效率；
(2)可以升高P型半導體層的生長溫度并利于摻雜，增強空穴濃度(P型半導體層生長條件的優(yōu)化不受發(fā)光層限制);
(3)通常InGaNLED結(jié)構的電子阻擋層界面具有誘導電子的正向極化面電荷，可以降低電子阻擋層勢壘，從而導致電子漏出發(fā)光層，而本發(fā)明將電子阻擋層極化電荷被反向，即為負極化電荷，從而使電子被限制在發(fā)光層，降低電子漏電，增加復合效率，從而增強發(fā)光效率。
[0008]本發(fā)明具有降低電子漏電，增強空穴濃度，降低efficiency droop效應，增強發(fā)光效率的優(yōu)勢，適用于半導體器件的制造。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，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。
[0010]圖f 2為本發(fā)明實施例制作氮化物發(fā)光二極管組件的流程示意圖。
[0011]圖中標示:
100:過渡襯底；101:透明導電層；102:P型半導體層；102a:P型接觸層；102b:P型層；102c:電子阻擋層；103a:第一 GaN層；103b:第二 GaN層；104:永久襯底；105a:低溫緩沖層；105b:高溫緩沖層；106: N型半導體層；107:發(fā)光層；108:N電極；109:P電極。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。
實施例
[0013]如圖1和2所示，一種氮化物發(fā)光二極管組件的制備方法，該方法是采用如下步驟實現(xiàn)的:
(1)提供一過渡襯底100，所述過渡襯底選用氧化鋁單晶(Sapphire)或SiC (6H-SiC或4H-SiC)或Si或GaAs或GaN或其組合，在本實施例優(yōu)選為Si襯底；
(2)在所述過渡襯底100上形成透明導電層101，透明導電層可以選用ΙΤΟ、IZO、ZnO,GZ0、包含氧化硅的ITO等，在本實施例優(yōu)選ITO ；
(3)在所述透明導電層101上依次生長P型半導體層102和第一GaN層103a，其中所述P型半導體層包括P型接觸層、P型層和電子阻擋層，第一 GaN層103a厚度為I?100nm，優(yōu)選IOnm ；(4)提供一永久襯底104,所述永久襯底選用氧化招單晶(Sapphire)或SiC(6H_SiC或4H-SiC)或Si或GaAs或GaN或其組合，晶格常數(shù)(lattice constant)接近于氮化物半導體的單晶氧化物也包含其中，在本實施例優(yōu)選為Sapphire襯底；
(5)在所述永久襯底104上依次生長低溫緩沖層105a、高溫緩沖層105b、N型半導體層106、發(fā)光層107和第二 GaN層103b，其中緩沖層材料為氮化鋁鎵銦(AUaxInyN),其中
O^ X < 1,0 ^ y < I，第二 GaN 層 103b 厚度為 I~lOOnm，優(yōu)選 IOnm ；
(6)將生長有P型半導體層102的過渡襯底100以及生長有N型半導體層106、發(fā)光層107的永久襯底104，通過第一 GaN層103a和第二 GaN層103b進行低溫真空鍵合，由于其在真空環(huán)境下通過等離子體對晶片表面清潔和活化處理，這樣不僅可獲得更加清潔平整和活性更強的表面，而且可進一步降低實現(xiàn)鍵合所需要的退火溫度，因此，可以獲得更好的鍵合效果，減少對鍵合層的損傷，同時避免對發(fā)光層(MQW層)和P型半導體層的破壞。具體來說，鍵合的工藝參數(shù)為:鍵合溫度10(T60(TC，優(yōu)選300°C，要求溫度小于發(fā)光層和鍵合層生長溫度，鍵合真空度在10_3Pa以下，鍵合壓力為10-1000 N/cm2，鍵合時間為flOO min ；
(7)去除過渡襯底100；
(8)再通過蝕刻工藝暴露出部分N型半導體層，分別在P型半導體層和裸露的N型半導體層上制作P電極109和N電極108，如此完成氮化物發(fā)光二極管組件的制備。
[0014]通過上述方法制備氮化物發(fā)光二極管組件，可以避免直接生長P型半導體層對發(fā)光層的破壞，增強發(fā)光效率，而且P型半導體層生長條件優(yōu)化不受發(fā)光層限制，可以升高P型生長溫度并利于摻雜，增強空穴濃度，同時，電子阻擋層極化電荷被反向，從而使電子被限制在發(fā)光層，降低電子漏電，增加復合。因此，本發(fā)明組件具有降低電子漏電，增強空穴濃度，降低efficiency droop效應,增強發(fā)光效率的優(yōu)點。
[0015]需要指出的是，雖然上述實施例中的鍵合材料選用GaN層，其還可以選用其它半導體材料，如第一鍵合層/第二鍵合層材料為八11_!￡_#&!￡1_層，其中O = X < 1，0 = y < 1，該鍵合層材料可為P型摻雜(如Mg等)或是不摻雜。
[0016]應當理解的是，上述具體實施方案為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，本發(fā)明的范圍不限于該實施例，凡依本發(fā)明所做的任何變更，皆屬本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種氮化物發(fā)光二極管組件的制備方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)提供一過渡襯底； (2)在所述過渡襯底上依次生長P型半導體層和第一鍵合層； (3)提供一永久襯底； (4)在所述永久襯底上依次生長N型半導體層、發(fā)光層和第二鍵合層； (5)將生長有P型半導體層的過渡襯底以及生長有N型半導體層、發(fā)光層的永久襯底，通過第一鍵合層和第二鍵合層進行鍵合。
2.根據(jù)權利要求1所述的氮化物發(fā)光二極管組件的制備方法，其特征在于:所述第一鍵合層/第二鍵合層材料為AlnyGaxInyNM，其中O蘭x< 1，0蘭y< I。
3.根據(jù)權利要求1所述的氮化物發(fā)光二極管組件的制備方法，其特征在于:所述鍵合方式選用直接鍵合或介質(zhì)鍵合或其組合。
4.根據(jù)權利要求1所述的氮化物發(fā)光二極管組件的制備方法，其特征在于:所述直接鍵合為熱鍵合或低溫真空鍵合。
5.根據(jù)權利要求1所述的氮化物發(fā)光二極管組件的制備方法，其特征在于:將所述第一鍵合層和第二鍵合層進行鍵合后，去除過渡襯底。
6.根據(jù)權利要求5所述的氮化物發(fā)光二極管組件的制備方法，其特征在于:還包括去除過渡襯底后，再通過蝕刻工藝暴露出部分N型半導體層，分別在P型半導體層和裸露的N型半導體層上制作P電極和N電極。
7.根據(jù)權利要求1所述的氮化物發(fā)光二極管組件的制備方法，其特征在于:所述過渡襯底/永久襯底選用氧化鋁單晶(Sapphire)或SiC (6H_SiC或4H_SiC)或Si或GaAs或GaN或其組合。
8.根據(jù)權利要求1所述的氮化物發(fā)光二極管組件的制備方法，其特征在于:所述P型半導體層包括P型接觸層、P型層和電子阻擋層。
9.根據(jù)權利要求1所述的氮化物發(fā)光二極管組件的制備方法，其特征在于:在所述過渡襯底和P型半導體層之間包括透明導電層。
10.根據(jù)權利要求1所述的氮化物發(fā)光二極管組件的制備方法，其特征在于:在所述永久襯底和N型半導體層之間包括緩沖層。
【文檔編號】H01L33/00GK103996755SQ201410215285
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月21日 優(yōu)先權日:2014年5月21日
【發(fā)明者】董木森, 申利瑩, 王篤祥, 王良均, 劉曉峰 申請人:天津三安光電有限公司