[发明专利]采用全光学膜体系的垂直结构发光二极管制作方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域，是一种采用全光学膜体系的垂直结构发光二极管制作方法，尤其适用于垂直结构、自支撑衬底的高效发光二极管的制作。

背景技术

大功率GaN基LED可广泛应用于移动设备背光源、交通信号显示、汽车等各类运输工具照明、户外全色信息显示、景观照明、军用照明、LCD杯光源等领域，具有具有光电转换效率高、绿色环保、寿命长、响应速度快、色彩丰富、全固体化、体积小等优点，是人类照明史上继爱迪生发明白炽灯之后的又一次革命。20世纪90年代初期，基于III族氮化物的蓝光发光二极管(LED)研制成功，从而使得LED发光光谱覆盖整个可见光范围，解决了LED缺色的问题，用于照明的白光LED研制也因此成为可能。与传统白炽灯相比，LED具有节能、环保、冷光源、发光效率高、显色指数高和工作寿命长等突出优点。然而，目前白光LED的光效距离通用照明所要求的160-2001m/w的指标还有相当远的距离，电流分布不均匀、光提取效率低和散热能力差是功率型LED发展所面临的主要技术瓶颈。垂直结构LED就是基于上述问题提出的一种新的解决方案，相比传统的正装结构和倒装结构LED，采用上下电极的垂直结构可以有效的解决电流分布不均匀、散热能力差等问题，但光学特性，即提取效率改善不明显。

发明内容

本发明的目的是针对现有的垂直结构发光二极管特点，采用全光学膜体系制作新型垂直结构发光二极管，提供一种提取效率高、电流分布均匀、散热能力优良的发光二极管制作方法。

本发明提供一种采用全光学膜体系的垂直结构发光二极管制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：利用金属化学有机气相沉积方法在衬底上依次外延生长氮化镓N型接触层、多量子阱有源区和氮化镓P型接触层；

步骤2：采用感应耦合等离子体、电子回旋共振、反应离子刻蚀干法刻蚀技术进行器件隔离；

步骤3：在氮化镓P型接触层上采用电子束蒸发技术制作ITO光学膜；

步骤4：采用离子束溅射技术在ITO光学膜上制作一层光学高反膜，高反膜采用网状结构，即ITO光学膜部分区域被光学高反膜覆盖，部分区域裸露，该结构通过光刻剥离技术得到；

步骤5：采用热蒸发、电子束蒸发技术在光学高反膜上和裸露的ITO膜区域制作一层金属膜，用作二次反射镜和键合层，该ITO光学膜、光学高反膜与金属膜构成器件的P电极；

步骤6：P电极制作完成后与硅、铜高热导率衬底键合；

步骤7：采用激光剥离、湿法腐蚀技术将绝缘的衬底去除，裸露出氮化镓N型接触层；

步骤8：采用电子束蒸发技术在氮化镓N型接触层表面制作ITO导电光学减反膜；

步骤9：采用湿法腐蚀技术对ITO导电光学减反膜进行表面粗化处理；

步骤10：在ITO导电光学减反膜上制作金属电极；

步骤11：采用等离子增强化学气相沉积技术在芯片表面沉积介质膜，以进行表面钝化保护；

步骤12：将金属电极区域的介质膜去除，进行压焊封装，完成器件的制作。

其中衬底为蓝宝石衬底或者氮化镓衬底。

其中衬底为氮化镓衬底时步骤6、步骤7省略。

其中光学高反膜采用剥离技术形成网状结构，使得金属膜与ITO光学膜接触，实现P电极引线。

其中光学高反膜采用离子束溅射技术得到，为高、低折射率交替的多层介质膜。

其中金属膜采用基于高反射率金属银或者铝的多层金属膜体系。

附图说明

为进一步说明本发明的内容及特点，以下结合附图及实施例对本发明作一详细的描述，其中：

图1是本发明的材料结构；

图2是本发明的P电极结构剖视图；

图3是本发明键合后的剖视图；

图4是本发明的制作完成后结构剖视图；

图5是本发明图2的俯视图；

图6是本发明图4的仰视图。

具体实施方式

请参阅图1—图4所示，本发明一种采用全光学膜体系的垂直结构发光二极管制作方法，包括如下步骤：

步骤1：利用金属化学有机气相沉积方法在衬底10上依次外延生长氮化镓N型接触层11、多量子阱有源区12和氮化镓P型接触层13，该衬底10为蓝宝石衬底；

步骤2：采用感应耦合等离子体、电子回旋共振、反应离子刻蚀干法刻蚀技术进行器件隔离；

步骤3：在氮化镓P型接触层13上采用电子束蒸发技术制作ITO光学膜20；