[发明专利]一种金刚石热沉GaN基异侧电极LED制作方法

说明书

本发明公开了一种金刚石热沉GaN基异侧电极LED制作方法，先在蓝宝石衬底上MOCVD生长GaN基LED外延材料；再ICP刻蚀蓝宝石衬底GaN基LED外延材料，进行器件隔离；再对蓝宝石衬底GaN基LED外延材料表面磁控溅射p型接触金属、反射金属和键合金属；再对金刚石热沉衬底表面磁控溅射键合金属；再将蓝宝石衬底GaN基LED外延材料和金刚石热沉衬底进行金属键合；再采用激光剥离技术对蓝宝石衬底进行剥离；最后磁控溅射n型接触金属。本发明采用高热导率的金刚石做热沉，LED阳极金属与金刚石金属键合接触，散热优势明显；所述LED阳极金属与金刚石低温下金属键合，有效避免了传统的高温键合对LED性能的影响；所述蓝宝石衬底激光剥离过程中，工艺简单。

【技术领域】

本发明属于LED散热技术领域，具体涉及一种金刚石热沉GaN基异侧电极LED制作方法。

【背景技术】

GaN基LED作为第四代照明光源，具有高效、使用寿命长、节能、环保等优点，成为国内外重点发展的战略性新兴产业。然而随着照明功率不断地提高，LED产生的热量将急剧升高，如果这些热量没有及时散发出去，LED内部因发热产生的高温将严重影响LED的寿命和照明性能，因此，散热成为LED照明技术领域一个亟待解决的关键性课题。

传统的解决LED散热的方法是采用倒装焊技术给同侧电极LED外加铝或者铜散热基板，利用散热基板来导热，一方面由于倒装焊技术工艺比较复杂；另一方面由于铝(237W/m·K)和铜(400W/m·K)有限的热导率，很难满足大功率LED照明的散热需求。金刚石具有极高的的热导率，IIa型天然单晶金刚石的室温热导率高达2000W/m·K，采用金刚石作热沉可以有效地解决LED的散热问题。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提出一种金刚石热沉衬底GaN基LED制作方法，其目的在于形成以金刚石衬底做热沉的GaN基异侧电极LED，利用金刚石的高热导率来解决GaN基LED大功率照明散热问题。

本发明采用以下技术方案：

一种金刚石热沉GaN基异侧电极LED制作方法，包括以下步骤：

S1：在蓝宝石衬底上MOCVD生长GaN基LED外延材料；

S2：ICP刻蚀步骤S1所述蓝宝石衬底GaN基LED外延材料，进行器件隔离；

S3：对步骤S2所述蓝宝石衬底GaN基LED外延材料表面磁控溅射p型接触金属、反射金属和键合金属；

S4：对金刚石热沉衬底表面磁控溅射键合金属；

S5：将步骤S3所述蓝宝石衬底GaN基LED外延材料和步骤S4所述金刚石热沉衬底进行金属键合；

S6：采用激光剥离技术对步骤S5所述蓝宝石衬底进行剥离；

S7：对步骤S6所述蓝宝石衬底进行磁控溅射n型接触金属。

进一步的，所述步骤S1具体包括以下步骤：

S11：分别用丙酮和去离子水各超声2～3分钟对所述蓝宝石衬底进行清洗；

S12：将所述蓝宝石衬底在900～1000℃的H₂气氛下进行烘烤；

S13：以三甲基镓和氨气分别作为Ga源和N源，N₂和H₂作为载气，在530～580℃下采用MOCVD技术在蓝宝石衬底上低温生长50nm的GaN成核层；

S14：以SiH₄为n型掺杂剂，三甲基镓TMGa和氨气NH₃为Ga源和N源MOCVD生长n-GaN层，掺杂浓度2×10¹⁷～1×10¹⁸cm^-3；