一種發(fā)光二極管制造方法及采用該方法制得的發(fā)光二極管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種發(fā)光二極管制造方法及采用該方法制得的發(fā)光二極管，屬于光電器件領(lǐng)域。所述方法包括：提供一藍寶石襯底，并在藍寶石襯底的第一表面上依次向上生長N型層、發(fā)光層和P型層；在N型層上蒸鍍N電極，在P型層上蒸鍍P電極；將藍寶石襯底的第二表面進行研磨拋光，在藍寶石襯底的第二表面上蒸鍍一層Al粘附層，藍寶石襯底的第一表面與第二表面相反；在Al粘附層上蒸鍍一層Ag反射層；對Al粘附層和Ag反射層進行退火處理，以使得Al粘附層分別與藍寶石襯底和Ag反射層形成緊密結(jié)合。Al粘附層對藍寶石襯底和Ag反射層都有很高的粘附性，保證了Ag反射層和藍寶石襯底之間高度可靠的粘附性，同時，反射率效果好，工藝簡單，可操作性強。
【專利說明】一種發(fā)光二極管制造方法及采用該方法制得的發(fā)光二極管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光電器件領(lǐng)域，特別涉及一種發(fā)光二極管制造方法及采用該方法制得的發(fā)光二極管。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，以發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，簡稱“LED”)為代表的半導(dǎo)體照明技術(shù)得到飛速發(fā)展。LED已經(jīng)廣泛應(yīng)用在指示燈、顯示屏、背光源和照明光源等多種領(lǐng)域。
[0003]目前，為了進一步提升LED的品質(zhì)，業(yè)界一直都在對提升LED的發(fā)光效率進行重點研究。LED的發(fā)光效率主要由兩方面因素決定:內(nèi)量子效率和光抽取效率。其中光抽取效率相比內(nèi)量子效率要低的多，有很大的提高空間。對于正裝結(jié)構(gòu)LED，為了提高光抽取效率，通常在減薄后的藍寶石襯底背面鍍上金屬反射鏡。金屬中反射率最高的材料是Ag，但是Ag與藍寶石襯底的粘附性很差，不能直接用作背鍍金屬反光鏡。目前，比較常見的方法是在Ag和藍寶石襯底之間加一層很薄的鉻或鎳作為粘附層，其厚度通常在幾十埃左右。
[0004]在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題:
[0005]由于鉻和鎳是吸光性金屬，結(jié)果會導(dǎo)致整個金屬反射鏡的反射率大幅降低，導(dǎo)致光抽取效率不高，LED的發(fā)光效率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中由于鉻和鎳是吸光性金屬，結(jié)果會導(dǎo)致整個金屬反射鏡的反射率大幅降低，導(dǎo)致光抽取效率不高，LED的發(fā)光效率低的問題，本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光二極管制造方法及采用該方法制得的發(fā)光二極管。所述技術(shù)方案如下:
[0007]—方面，本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光二極管制造方法，所述方法包括:
[0008]提供一藍寶石襯底，并在所述藍寶石襯底的第一表面上依次向上生長N型層、發(fā)光層和P型層；
[0009]在所述N型層上蒸鍍N電極，在所述P型層上蒸鍍P電極；
[0010]將所述藍寶石襯底的第二表面進行研磨拋光，在所述藍寶石襯底的第二表面上蒸鍍一層Al粘附層，所述藍寶石襯底的所述第一表面與所述第二表面相反；
[0011]在所述Al粘附層上蒸鍍一層Ag反射層；
[0012]對所述Al粘附層和所述Ag反射層進行退火處理，以使得所述Al粘附層分別與所述藍寶石襯底和所述Ag反射層形成緊密結(jié)合。
[0013]在本發(fā)明實施例的一種實現(xiàn)方式中，所述Al粘附層的厚度為I?100埃。
[0014]在本發(fā)明實施例的另一種實現(xiàn)方式中，所述Ag反射層的厚度為1000?15000埃。
[0015]在本發(fā)明實施例的另一種實現(xiàn)方式中，所述退火處理的溫度為100?400攝氏度。
[0016]在本發(fā)明實施例的另一種實現(xiàn)方式中，所述退火處理的氛圍包括惰性氣體。
[0017]另一方面，本發(fā)明實施例還提供了 一種發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管包括:藍寶石襯底、依次向上生長于所述藍寶石襯底的第一表面上的N型層、發(fā)光層和P型層、蒸鍍在所述N型層上的N電極(106)和蒸鍍在所述P型層上的P電極，所述發(fā)光二極管還包括:金屬反射鏡，所述金屬反射鏡包括Al粘附層和Ag反射層，所述Al粘附層夾設(shè)在所述藍寶石襯底的第二表面與所述Ag反射層之間，且所述Al粘附層的兩個表面分別與所述藍寶石襯底和所述Ag反射層直接連接，所述藍寶石襯底的所述第一表面與所述第二表面相反。
[0018]在本發(fā)明實施例的一種實現(xiàn)方式中，所述Al粘附層的厚度為I?100埃。
[0019]在本發(fā)明實施例的另一種實現(xiàn)方式中，所述Ag反射層的厚度為1000?15000埃。
[0020]在本發(fā)明實施例的另一種實現(xiàn)方式中，所述藍寶石襯底的厚度為50?200微米。
[0021]在本發(fā)明實施例的另一種實現(xiàn)方式中，所述N電極和所述P電極分別為Au電極或者Al電極。
[0022]本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:
[0023]通過在藍寶石襯底的背面，即第二表面上依次蒸鍍Al粘附層和Ag反射層，且對Al粘附層和Ag反射層進行退火處理，以使得Al粘附層分別與藍寶石襯底和Ag反射層形成緊密結(jié)合。粘附性方面，Al粘附層與藍寶石襯底有很高的粘附性，藍寶石襯底材料成分由Al原子和氧原子構(gòu)成，而Al金屬又屬于易氧化材料，因此Al粘附層中的Al原子很容易在退火時與藍寶石襯底中的氧原子成鍵結(jié)合，形成共價鍵形式的高可靠粘附性；A1粘附層與Ag反射層又有很高的粘附性，Al和Ag都屬于面心立方晶體結(jié)構(gòu)，且晶格參數(shù)極為接近，因此兩者在退火時可以通過互溶擴散保證很高的粘附性。由此可見，Al粘附層與其兩側(cè)的材料形成化學(xué)鍵形式的化學(xué)粘附，其粘附性遠遠超過物理粘附，從而保證了 Ag反射層和藍寶石襯底之間高度可靠的粘附性。反光性方面，Al是金屬當中僅次于Ag的高反射材料，因此加入很薄的Al粘附層之后，對整個金屬反光鏡的反射率幾乎沒有影響。制作工藝方面，由于Al和Ag皆為金屬材料，可以在同一個蒸鍍設(shè)備中同時完成粘附層和反射層的蒸鍍，工藝簡單，可操作性強。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0025]圖1是本發(fā)明實施例一提供的發(fā)光二極管制造方法流程圖；
[0026]圖2是本發(fā)明實施例二提供的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0027]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。
[0028]實施例一
[0029]本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光二極管制造方法，參見圖1，該方法包括:
[0030]步驟101:提供一藍寶石襯底，并在藍寶石襯底的第一表面上依次向上生長N型層、發(fā)光層和P型層。
[0031]步驟102:在N型層上蒸鍍N電極，在P型層上蒸鍍P電極。[0032]在本發(fā)明實施例中，N電極和P電極分別為Au電極或者Al電極。
[0033]具體地，在蒸鍍N電極前，需要對P型層、發(fā)光層及N型層的部分區(qū)域進行刻蝕，以露出N型層，在露出的N型層之上制作N電極。
[0034]另外，蒸鍍P電極時，還可以在未刻蝕的P型層之上制作IT0(Indium TinOxides,納米銦錫金屬氧化物)導(dǎo)電層，再在ITO導(dǎo)電層之上制作P電極。
[0035]步驟103:將藍寶石襯底的第二表面進行研磨拋光，在藍寶石襯底的第二表面上蒸鍍一層Al粘附層，藍寶石襯底的第一表面與第二表面相反。
[0036]在本發(fā)明實施例中，藍寶石襯底經(jīng)過了研磨液減薄拋光，其厚度為50?200微米，以便于在襯底上蒸鍍Al粘附層和Ag反射層。
[0037]其中，Al粘附層是指用Al材料形成的粘附層。
[0038]步驟104:在Al粘附層上蒸鍍一層Ag反射層。
[0039]其中，Ag反射層是指用Ag材料形成的反射層。
[0040]在本實施例中，Al粘附層的厚度為I?100埃。優(yōu)選地，Al粘附層的厚度為3-10埃。在本發(fā)明實施例中，在蒸鍍Al粘附層和Ag反射層之后，需要對其進行退火處理，使得Al粘附層分別與藍寶石襯底和Ag反射層形成緊密結(jié)合，而Al粘附層厚度在超過100埃時，Al粘附層和Ag反射層在退火時會形成黑色的合金，影響金屬反射鏡的質(zhì)量，因此，優(yōu)選將Al粘附層的厚度設(shè)置為100埃以下。
[0041]優(yōu)選地，Ag反射層的厚度為1000?15000埃。
[0042]步驟105:對Al粘附層和Ag反射層進行退火處理，以使得Al粘附層分別與藍寶石襯底和Ag反射層形成緊密結(jié)合。
[0043]在具體實現(xiàn)時，退火處理是對整個發(fā)光二極管芯片進行退火，從而實現(xiàn)對Al粘附層和Ag反射層的退火處理。
[0044]在步驟105中，退火溫度為100?400攝氏度，退火氛圍包括惰性氣體(例如氮氣和氬氣等)。
[0045]進一步地,在Ag反射層之上還可以選擇性的蒸鍍T1、N1、Cr、Au、Pt、Al等金屬中的一種或多種作為保護層。
[0046]本發(fā)明實施例通過在藍寶石襯底的背面，即第二表面上依次蒸鍍Al粘附層和Ag反射層，且對Al粘附層和Ag反射層進行退火處理，以使得Al粘附層分別與藍寶石襯底和Ag反射層形成緊密結(jié)合。粘附性方面，Al粘附層與藍寶石襯底有很高的粘附性，藍寶石襯底材料成分由Al原子和氧原子構(gòu)成，而Al金屬又屬于易氧化材料，因此Al粘附層中的Al原子很容易在退火時與藍寶石襯底中的氧原子成鍵結(jié)合，形成共價鍵形式的高可靠粘附性；A1粘附層與Ag反射層又有很高的粘附性，Al和Ag都屬于面心立方晶體結(jié)構(gòu)，且晶格參數(shù)極為接近，因此兩者在退火時可以通過互溶擴散保證很高的粘附性。由此可見，Al粘附層與其兩側(cè)的材料形成化學(xué)鍵形式的化學(xué)粘附，其粘附性遠遠超過物理粘附，從而保證了 Ag反射層和藍寶石襯底之間高度可靠的粘附性。反光性方面，Al是金屬當中僅次于Ag的高反射材料，因此加入很薄的Al粘附層之后，對整個金屬反光鏡的反射率幾乎沒有影響。制作工藝方面，由于Al和Ag皆為金屬材料,可以在同一個蒸鍍設(shè)備中同時完成粘附層和反射層的蒸鍍，工藝簡單，可操作性強。
[0047]實施例二[0048]本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光二極管，該發(fā)光二極管采用實施例一所述的制造方法制成，參見圖2，該發(fā)光二極管包括:藍寶石襯底201、依次向上生長于藍寶石襯底201的第一表面上的N型層202、發(fā)光層203和P型層204、蒸鍍在N型層202上的N電極206、蒸鍍在P型層204上的P電極207以及金屬反射鏡208，金屬反射鏡208包括Al粘附層208a和Ag反射層208b,Al粘附層208a夾設(shè)在藍寶石襯底201的第二表面和Ag反射層208b之間，且Al粘附層208a的兩個表面分別與藍寶石襯底201和Ag反射層208b直接連接，藍寶石襯底201的第一表面與第二表面相反。
[0049]其中，Al粘附層是指用Al材料形成的粘附層。Ag反射層是指用Ag材料形成的反射層。
[0050]在本實施例中，N型層202為n-GaN層、P型層204為ρ-GaN層。
[0051]在本實施例中，Al粘附層208a的厚度為I?100埃。優(yōu)選地，Al粘附層208a的厚度為3-10埃。在本發(fā)明實施例中，在蒸鍍Al粘附層208a和Ag反射層208b之后，需要對其進行退火處理，使得Al粘附層分別與藍寶石襯底和Ag反射層形成緊密結(jié)合，而Al粘附層厚度在超過100埃時，Al粘附層208a和Ag反射層208b在退火時會形成黑色的合金，影響金屬反射鏡的質(zhì)量，因此，優(yōu)選將Al粘附層208a的厚度設(shè)置為100埃以下。
[0052]進一步地，上述Al粘附層208a和Ag反射層208b制備時經(jīng)過退火處理，退火處理的溫度控制在100?400攝氏度，退火處理的氛圍包括惰性氣體(例如氮氣和氬氣等)。
[0053]優(yōu)選地，Ag反射層208b的厚度為1000?15000埃。
[0054]進一步地,在Ag反射層208b之上還可以蒸鍍T1、N1、Cr、Au、Pt、Al等金屬中的一種或多種作為保護層。
[0055]在本發(fā)明實施例中，藍寶石襯底201的厚度為50?200微米。藍寶石襯底的第二表面在背鍍金屬反射鏡208之前，經(jīng)過了研磨液減薄拋光，最終厚度為50?200微米，以便于在襯底上蒸鍍Al粘附層和Ag反射層。
[0056]在本發(fā)明實施例中，N電極206和P電極207分別為Au電極或者Al電極。
[0057]進一步地，該發(fā)光二極管還包括設(shè)于P型層204和P電極207之間的ITO導(dǎo)電層205。
[0058]本發(fā)明實施例通過在藍寶石襯底的背面，即第二表面上依次設(shè)置Al粘附層和Ag反射層，且Al粘附層的兩個表面分別與藍寶石襯底和Ag反射層直接連接。粘附性方面，Al粘附層與藍寶石襯底有很高的粘附性，藍寶石襯底材料成分由Al原子和氧原子構(gòu)成，而Al金屬又屬于易氧化材料，因此Al粘附層中的Al原子很容易在退火時與藍寶石襯底中的氧原子成鍵結(jié)合，形成共價鍵形式的高可靠粘附性；A1粘附層與Ag反射層又有很高的粘附性，Al和Ag都屬于面心立方晶體結(jié)構(gòu)，且晶格參數(shù)極為接近，因此兩者在退火時可以通過互溶擴散保證很高的粘附性。由此可見，Al粘附層與其兩側(cè)的材料形成化學(xué)鍵形式的化學(xué)粘附，其粘附性遠遠超過物理粘附，從而保證了 Ag反射層和藍寶石襯底之間高度可靠的粘附性。反光性方面，Al是金屬當中僅次于Ag的高反射材料，因此加入很薄的Al粘附層之后，對整個金屬反光鏡的反射率幾乎沒有影響。制作工藝方面，由于Al和Ag皆為金屬材料，可以在同一個蒸鍍設(shè)備中同時完成粘附層和反射層的蒸鍍，工藝簡單，可操作性強。
[0059]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)光二極管制造方法，其特征在于，所述方法包括: 提供一藍寶石襯底，并在所述藍寶石襯底的第一表面上依次向上生長N型層、發(fā)光層和P型層； 在所述N型層上蒸鍍N電極，在所述P型層上蒸鍍P電極； 將所述藍寶石襯底的第二表面進行研磨拋光，在所述藍寶石襯底的第二表面上蒸鍍一層Al粘附層，所述藍寶石襯底的所述第一表面與所述第二表面相反； 在所述Al粘附層上蒸鍍一層Ag反射層； 對所述Al粘附層和所述Ag反射層進行退火處理，以使得所述Al粘附層分別與所述藍寶石襯底和所述Ag反射層形成緊密結(jié)合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述Al粘附層的厚度為I?100埃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述Ag反射層的厚度為1000?15000埃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述退火處理的溫度為100?400攝氏度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述退火處理的氛圍包括惰性氣體。
6.一種發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管包括:藍寶石襯底(201)、依次向上生長于所述藍寶石襯底(201)的第一表面上的N型層(202 )、發(fā)光層(203 )和P型層(204 )、蒸鍍在所述N型層(202)上的N電極(206)和蒸鍍在所述P型層(204)上的P電極(207)，其特征在于，所述發(fā)光二極管還包括:金屬反射鏡(208 )，所述金屬反射鏡(208 )包括Al粘附層(208a)和Ag反射層(208b)，所述Al粘附層(208a)夾設(shè)在所述藍寶石襯底(201)的第二表面與所述Ag反射層(208b )之間，且所述Al粘附層(208a)的兩個表面分別與所述藍寶石襯底(201)和所述Ag反射層(208b )直接連接，所述藍寶石襯底(201)的所述第一表面與所述第二表面相反。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述Al粘附層的厚度為I?100埃。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述Ag反射層的厚度為1000?15000 埃。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述藍寶石襯底(201)的厚度為50?200微米。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管，其特征在于，所述N電極(206)和所述P電極(207)分別為Au電極或者Al電極。
【文檔編號】H01L33/00GK103746047SQ201310681224
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】劉源, 徐瑾, 王江波 申請人:華燦光電(蘇州）有限公司