垂直型发光二极管及其制造方法转让专利
申请号 : CN201911329562.X
文献号 : CN110931606B
文献日 : 2021-04-20
发明人 : 蒋振宇 , 闫春辉
申请人 : 深圳第三代半导体研究院
摘要 :
权利要求 :
1.一种垂直型紫外发光二极管的制造方法,其特征在于,所述方法包括:提供生长衬底;
在所述生长衬底的一侧主表面上生长第一缓冲层,其中所述第一缓冲层的材料为GaN、InGaN以及AlInGaN中的任意一种或组合;
在所述第一缓冲层上生长第二缓冲层,其中所述第二缓冲层为AlGaN以及AlN中的任意一种或组合;
在所述第二缓冲层上生长基于AlGaN材料体系的发光外延层,其中所述发光外延层包括与所述第二缓冲层接触的n型AlGaN半导体层;
在所述发光外延层远离所述第二缓冲层的一侧键合转移衬底;
以所述第一缓冲层作为剥离牺牲层,去除所述第一缓冲层,以从所述第一缓冲层和所述生长衬底的接触面剥离所述生长衬底;
去除所述第二缓冲层,以外露所述n型AlGaN半导体层。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一缓冲层和所述第二缓冲层分别为组分均匀的单层结构、组分渐变的单层结构或组分不同的至少两层结构。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述第一缓冲层中,镓元素的含量在朝向所述生长衬底的一侧逐渐增加或逐渐减少,并且/或者铝元素的含量在朝向所述第二缓冲层的一侧逐渐增加或逐渐减少,并且/或者铟元素的含量在朝向所述第二缓冲层的一侧逐渐增加或逐渐减少。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述第二缓冲层中,铝元素的含量在朝向所述发光外延层的一侧逐渐增加或逐渐减少。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一缓冲层与所述生长衬底的接触面的材料为GaN,所述第二缓冲层与所述发光外延层的接触面的材料为AlN。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述在所述第二缓冲层上生长基于AlGaN材料体系的发光外延层的步骤包括:在所述第二缓冲层上依次生长n型AlGaN半导体层、AlGaN量子阱层以及p型AlGaN半导体层或p型GaN半导体层。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述方法进一步包括:在所述n型AlGaN半导体层远离所述AlGaN量子阱层的一侧形成第一电极;
在所述转移衬底远离所述发光外延层的一侧形成第二电极;其中所述第一电极为点状电极或条状电极,所述第二电极为面电极。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述在所述发光外延层远离所述第二缓冲层的一侧键合转移衬底的步骤包括:在所述发光外延层远离所述第二缓冲层的一侧形成反射镜层,并对所述反射镜层进行图案化,以形成反射镜图案;
在所述反射镜图案及所述反射镜图案所外露的所述发光外延层上形成第一金属键合层;
在所述转移衬底的一侧主表面上形成第二金属键合层;
将所述第一金属键合层和所述第二金属键合层进行键合。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述去除所述第一缓冲层和所述第二缓冲层的步骤之后,进一步包括:
从所述发光外延层远离所述转移衬底的一侧对所述发光外延层进行图案化,以形成发光台面结构;
在所述发光台面结构的侧壁以及所述发光台面结构所外露的区域上形成绝缘层。
10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述去除所述第一缓冲层和所述第二缓冲层的步骤之后,进一步包括:
对从所述发光外延层远离所述转移衬底的一侧进行粗化处理,以形成粗化结构。
说明书 :
垂直型发光二极管及其制造方法
技术领域
背景技术
是利用大功率LED可以实现半导体固态照明,引起人类照明史的革命,从而逐渐成为目前电
子学领域的研究热点。
由于AlN的禁带宽度达到了6.2eV,因此难以通过常规的剥离方式从衬底上剥离,因此目前
紫外LED普遍采用倒装结构,无法避免衬底以及AlN缓冲层的吸光问题,导致出光效率低下。
发明内容
一步,提供了一种利用剥离后的发光外延层形成的垂直型发光二极管。
其中第一缓冲层的材料为GaN、InGaN以及AlInGaN中的任意一种或组合;在第一缓冲层上生
长第二缓冲层,其中第二缓冲层为GaN、AlGaN以及AlN中的任意一种或组合;在第二缓冲层
上生长基于AlGaN材料体系的发光外延层,其中发光外延层包括与第二缓冲层接触的n型
AlGaN半导体层;在发光外延层远离第二缓冲层的一侧键合转移衬底;以第一缓冲层作为剥
离牺牲层,去除第一缓冲层,以从第一缓冲层和生长衬底的接触面剥离生长衬底;去除第二
缓冲层,以外露n型AlGaN半导体层。
衬底的一侧主表面上;第一电极,形成于发光外延层远离转移衬底的一侧;第二电极,形成
于转移衬底远离发光外延层的一侧。
的任意一种或组合,第二缓冲层为AlGaN以及AlN中的任意一种或组合,利用含铝元素的第
二缓冲层缓冲生长基于AlGaN材料体系的发光外延层,利用含镓元素的第一缓冲层作为剥
离牺牲层,帮助完成从生长衬底的接触面剥离生长衬底,进而在确保基于AlGaN材料体系发
光外延层的生长质量的前提下,有效地降低该发光外延层从生长衬底的剥离难度。
附图说明
本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他
的附图。其中:
具体实施方式
申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他
实施例,都属于本申请保护的范围。
子层沉积工艺,在生长衬底10的一侧主表面上生长第一缓冲层11,且后续工艺中,在第一缓
冲层11上生长第二缓冲层12。
在0.01‑5微米之间,例如,第一缓冲层11的厚度可以为0.01微米、1微米或5微米。
0.1微米。
如,在第一缓冲层11中,镓元素的含量在朝向生长衬底10的一侧逐渐增加或逐渐减少,并
且/或者铝元素的含量在朝向第二缓冲层12的一侧逐渐增加或逐渐减少,并且/或者铟元素
的含量在朝向第二缓冲层12的一侧逐渐增加或逐渐减少。
度可以在0.05‑5微米之间,例如,第二缓冲层12的厚度可以为0.05微米、1.0微米或5微米。
铝元素的含量在朝向发光外延层13的一侧逐渐增加或逐渐减少。或者,第二缓冲层12可以
为AlN层以及AlGaN/AlN层组成的双层结构,其中AlN层以及AlGaN/AlN层的位置顺序在此不
做限定。
图案化,以形成反射镜图案16,再采用热蒸镀、电子束蒸镀和磁控溅射蒸镀等方法在反射镜
图案16及反射镜图案16所外露的发光外延层13上形成第一金属键合层15。进一步采用热蒸
镀、电子束蒸镀和磁控溅射蒸镀等方法在转移衬底20的一侧主表面上形成第二金属键合层
17。最后,通过键合工艺将第一金属键合层15和第二金属键合层17进行键合。上述第一金属
键合层15和第二金属键合层17的材料可以为In、Cu、Au、Ni、Ti、Sn中的至少一种或其合金,
在此不做限定。
3.4eV,采用第一缓冲层11做为剥离牺牲层,利用激光可以轻易地实现第一缓冲层11和生长
衬底10之间的剥离。
需要进行去除。具体来说,可通过干法蚀刻、湿法蚀刻或其组合的方式将第一缓冲层11和第
二缓冲层12去除。
成如图3所示的垂直型紫外发光二极管。
可以通过掩膜和蚀刻工艺对发光外延层13蚀刻,进而形成发光台面结构100。在本实施例
中,以第一金属键合层15作为蚀刻阻挡层来控制蚀刻深度,进而使得发光台面结构100外围
的第一金属键合层15外露。上述蚀刻工艺可以包括干式蚀刻、湿式蚀刻或其组合。
缘层30。其中,绝缘层30可采用氮化铝、二氧化硅、氮化硅、三氧化二铝、布拉格反射层DBR、
硅胶、树脂或丙烯酸之其一制成。
电极或条状电极,以使得经反射镜图案16所反射的光线在第一电极50的外围输出。第二电
极40为面电极,以提高p型AlGaN半导体层133内的电流均匀性。
AlGaN半导体层131的镜面反射,提高出光效率。
二缓冲层为AlGaN以及AlN中的任意一种或组合,利用含铝元素的第二缓冲层缓冲生长基于
AlGaN材料体系的发光外延层,利用含镓元素的第一缓冲层作为剥离牺牲层,帮助完成从生
长衬底的接触面剥离生长衬底,进而在确保基于AlGaN材料体系发光外延层的生长质量的
前提下,有效地降低该发光外延层从生长衬底的剥离难度。
领域,均同理包括在本申请的专利保护范围内。