專利名稱：N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格dbr垂直式藍(lán)光led芯片及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種藍(lán)光LED芯片及其制作方法，特別是涉及一種N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR垂直式藍(lán)光LED芯片及其制作方法。
背景技術(shù)：
目前，常見的藍(lán)光LED芯片分為兩種，即橫向結(jié)構(gòu)(Lateral)的藍(lán)光LED芯片和垂直結(jié)構(gòu)(Vertical)的藍(lán)光LED芯片，其中，所述平面式藍(lán)光LED其P、N電極在同一側(cè)，P、N電極同側(cè)勢(shì)必需要蝕刻掉部分量子阱來制備N區(qū)，從而浪費(fèi)了相當(dāng)大的一部分發(fā)光面積，且P、N電極同側(cè)具有電流分布不均勻，散熱性差等諸多缺點(diǎn)，而電流分布不均勻進(jìn)而影響到芯片的電壓和亮度，散熱性差會(huì)造成結(jié)溫升高，內(nèi)量子效率下降等問題，影響到芯片的光 效。而垂直式藍(lán)光LED芯片其P、N電極分布在量子阱的兩側(cè)，因此不需要蝕刻量子阱，大大提高了芯片發(fā)光面積的利用率，電流垂直于芯片均勻分布，且垂直式LED芯片結(jié)構(gòu)中各層都會(huì)盡量選用導(dǎo)熱性良好的材料，因此垂直式LED芯片的散熱性能良好，大大消除了熱量積聚帶來的結(jié)溫升高，內(nèi)量子效率下降。正因?yàn)檫@些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，垂直式LED芯片成為LED研究的熱點(diǎn)。目前常見的垂直式藍(lán)光LED芯片的制作過程中，一般是在本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的藍(lán)光發(fā)光外延層的表面上直接鍍上反射性金屬Ag或者Al，但是該種做法卻具有以下缺點(diǎn)
I、Ag和Al很難與P-GaN形成歐姆接觸至使LED芯片的電壓很高；2、Ag和Al的反射率會(huì)隨著溫度的升高而急劇降低，當(dāng)LED芯片內(nèi)部熱量積聚溫度升高時(shí)，因?yàn)榻饘俜瓷溏R反射率的下降，致使芯片外量子效率降低，從而降低了 LED芯片的亮度和發(fā)光效率；3、Ag、Al與GaN的粘附性很差，易于脫落，且Ag在高溫下易發(fā)生團(tuán)聚。在垂直式藍(lán)光LED芯片的制作過程中也有另一種做法，即鍍上透明導(dǎo)電層(TCO)后，再于透明導(dǎo)電層上鍍上高反射率金屬Ag或者Al，但是，該種做法仍具有以下缺點(diǎn)1、由于Ag和Al的反射率會(huì)隨著溫度的升高而急劇降低，當(dāng)LED芯片內(nèi)部熱量積聚溫度升高時(shí)，因?yàn)榻饘俜瓷溏R反射率的下降，致使芯片外量子效率降低，從而降低了 LED芯片的亮度和發(fā)光效率；2、Ag和Al與TCO薄膜的粘附性很差，易脫落，且Ag在高溫下會(huì)發(fā)生團(tuán)聚。為此，針對(duì)如何解決垂直式LED芯片P-GaN的歐姆接觸、反射鏡粘附性不好和高溫下反射鏡反射率下降的問題，當(dāng)前也有部分學(xué)者參照紅光LED和黃光LED中使用金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相淀積法(MOCVD, Metal-organic Chemical Vapor Deposition)生長導(dǎo)電DBR的經(jīng)驗(yàn)，嘗試在藍(lán)光發(fā)光外延層的表面上使用MOCVD生長導(dǎo)電DBR，可是因?yàn)槭褂肕OCVD生長在藍(lán)、綠光波段內(nèi)擁有高透過率高導(dǎo)電導(dǎo)熱性薄膜構(gòu)成的導(dǎo)電DBR時(shí)的生長溫度比量子阱中的壘和阱的生長溫度高出很多，直接導(dǎo)致量子阱性能衰退和芯片波長出現(xiàn)非常巨大的漂移，并且藍(lán)光發(fā)光外延層的表面是P型摻雜，為了與P-GaN之間形成良好的歐姆接觸，一般選用MOCVD在藍(lán)光發(fā)光外延層的表面生長P型導(dǎo)電DBR，但是III-V族化合物半導(dǎo)體普遍存在P型摻雜的困難，且P型III-V族化合物半導(dǎo)體的載流子濃度不高，從而導(dǎo)致電阻率過大，用此P型導(dǎo)電DBR制成的垂直式藍(lán)光LED芯片存在電壓過高的問題。因此，如何降低導(dǎo)電DBR的制備溫度和降低使用導(dǎo)電DBR作為P電極的藍(lán)光LED芯片的電壓，進(jìn)而制備出低電壓，高軸向輸出垂直式藍(lán)光LED芯片，已經(jīng)成為本領(lǐng)域的從業(yè)者亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR垂直式藍(lán)光LED芯片及其制作方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述垂直式LED芯片P-GaN的歐姆接觸、反射鏡粘附性弱、高溫下反射鏡的反射率下降、導(dǎo)電DBR的制備溫度過高和使用導(dǎo)電DBR作為P電極的藍(lán)光LED芯片電壓過高等問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR垂直 式藍(lán)光LED芯片及其制作方法，其中，所述制作方法至少包括以下步驟1)提供一藍(lán)寶石襯底，并于所述藍(lán)寶石襯底的上表面形成發(fā)光外延層；2)于所述發(fā)光外延層上蒸鍍一透明導(dǎo)電層；3)采用低溫電子束蒸鍍及輔助離子源夯實(shí)成膜技術(shù)在所述透明導(dǎo)電層上制備出N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層，并通過高溫退火以使所述透明導(dǎo)電層與所述N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層和發(fā)光外延層同時(shí)形成歐姆接觸；4)提供一導(dǎo)電性襯底，采用晶圓鍵合技術(shù)將所述導(dǎo)電性襯底鍵合至所述N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層的上表面以形成P電極；5)利用激光剝離技術(shù)剝離所述藍(lán)寶石襯底，以將所述藍(lán)寶石襯底從所述發(fā)光外延層的下表面剝離；以及
6)于所述發(fā)光外延層的下表面制備出N電極。在本發(fā)明制作方法的步驟3)中，制備出的所述N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層為第一種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜與折射率不同于所述第一種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜的第二種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜和/或第η種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜交替疊合的多層結(jié)構(gòu)。具體地，所述第一種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜為N型摻雜超晶格型透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜AlxGahN ;所述第二種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜為N型摻雜超晶格型透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜AlyGai_yN，所述第η種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜為N型摻雜超晶格型透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜AlnGai_nN。在本發(fā)明制作方法的步驟4)中，是通過一鍵合層將所述導(dǎo)電性襯底鍵合至所述N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層的上表面的；所述鍵合層為金屬材料、合金材料、非金屬導(dǎo)電材料、或者有機(jī)導(dǎo)電材料，且所述鍵合層為單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明制作方法中，所述導(dǎo)電性襯底為金屬材料、合金材料、或者非金屬導(dǎo)電材料，且所述導(dǎo)電性襯底為單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還提供一種N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR垂直式藍(lán)光LED芯片，其特征在于，包括發(fā)光外延層；透明導(dǎo)電層，疊置于所述發(fā)光外延層的上表面；N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層，疊置于所述透明導(dǎo)電層的上表面；導(dǎo)電性襯底，鍵合于所述N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層的上表面以形成P電極；以及N電極，接置于所述發(fā)光外延層的下表面。在本發(fā)明的垂直式藍(lán)光LED芯片中，所述N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層為第一種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜與折射率不同于所述第一種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜的第二種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜和/或第η種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜交替疊合的多層結(jié)構(gòu)。具體地，所述第一種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜為N型摻雜超晶格型透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜AlxGahN ;所述第二種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜為N型摻雜超晶格型透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜AlyGai_yN，所述第η種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜為N型摻雜超晶格型透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜AlnGai_nN。本發(fā)明的垂直式藍(lán)光LED芯片，還包括有鍵合層，位于所述導(dǎo)電性襯底與所述N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層之間，所述鍵合層為金屬材料、合金材料、非金屬導(dǎo)電材料、或者有機(jī)導(dǎo)電材料，且所述鍵合層為單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的垂直式藍(lán)光LED芯片中,所述導(dǎo)電性襯底為金屬材料、合金材料、或者非金屬導(dǎo)電材料，且所述導(dǎo)電性襯底為單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)。如上所述，本發(fā)明的N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR垂直式藍(lán)光LED芯片及其制作方法具有以下有益效果
I、利用ITO與P-GaN和N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR之間易于同時(shí)形成歐姆接觸的特點(diǎn)，有效降低了垂直式LED管芯的電壓。2、N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR因?yàn)槭怯赡透邷氐陌雽?dǎo)體透明導(dǎo)電膜組成，且與ITO之間具有良好的粘附性，有效地解決了之前使用Ag和Al不耐高溫和粘附性不好的缺點(diǎn)。3、N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR在較寬的波段范圍內(nèi)能保持99%以上的直向反射率，且此反射率不隨溫度升高而降低，有效地解決了 Ag或者AL的反射率會(huì)隨溫度下降的缺點(diǎn)。4、N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR/metal ref lector組成的復(fù)合式反射鏡在藍(lán)綠光波段的反射率> 99 %相較反射率為91 %的Al和反射率為95 %的Ag具有更高的反射率，且相較單純的金屬反射鏡具有更好的軸向反光性，更有利于將光反射回芯片正面，提高LED芯片的軸向光強(qiáng)和芯片的發(fā)光效率。5、N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR擁有非常優(yōu)異的導(dǎo)電性能，N型摻雜III-V族半導(dǎo)體的載流子濃度很高，且相鄰兩層N型摻雜超晶格型透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜之間的晶格結(jié)構(gòu)和晶格常數(shù)都非常地匹配，因此結(jié)晶性好，載流子遷移率高，故N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR擁有非常優(yōu)異的導(dǎo)電能力，不會(huì)給垂直式LED帶來額外的電壓。6、N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR可以采用低溫電子束蒸鍍同時(shí)離子源輔助夯實(shí)的方法制備，有效地解決了 MOCVD制備在藍(lán)、綠光波段內(nèi)擁有高透過率高導(dǎo)電性薄膜構(gòu)成的導(dǎo)電DBR時(shí)過高的生長溫度給量子阱帶來的負(fù)面影響和芯片波長的漂移。7、N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR的每一層均是導(dǎo)熱性非常良好的材料，能將熱量迅速傳導(dǎo)出LED芯片，有效地消除了熱量積聚帶來的結(jié)溫升高，內(nèi)量子效率下降。


圖I至圖6顯示為本發(fā)明的制作方法中依據(jù)各步驟呈現(xiàn)的LED芯片截面結(jié)構(gòu)示意圖。圖7顯示為本發(fā)明的本發(fā)明的垂直式藍(lán)光LED芯片在另一種實(shí)施方式中的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下由特定的具體實(shí)施例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說明書中所引用的如“上表面”、“下表面”、“左”、“右”、“中間”、“二”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實(shí)施的范疇。請(qǐng)參閱圖I至圖6，顯示為本發(fā)明的中依據(jù)各步驟呈現(xiàn)的LED芯片截面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，本發(fā)明提供一種N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR垂直式藍(lán)光LED芯片的制作方法，所述制作方法至少包括以下步驟如圖I所示，首先執(zhí)行步驟1，提供一藍(lán)寶石襯底11，并于所述藍(lán)寶石襯底11的上表面形成發(fā)光外延層12。接著執(zhí)行步驟2。 如圖2所示，在步驟2中，于所述發(fā)光外延層12上蒸鍍一透明導(dǎo)電層13 (ITO)。接著執(zhí)行步驟3。 如圖3所示，在步驟3中，采用低溫電子束蒸鍍及輔助離子源夯實(shí)成膜技術(shù)在所述透明導(dǎo)電層13上制備出N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層14，于本實(shí)施例中，制備出的所述N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層14為第一種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜與折射率不同于所述第一種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜的第二種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜和/或第η種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜交替疊合的多層結(jié)構(gòu)。所述N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層14采用低溫電子束蒸鍍同時(shí)離子源輔助夯實(shí)的方法制備，有效地解決了 MOCVD制備在藍(lán)、綠光波段內(nèi)擁有高透過率高導(dǎo)電性薄膜構(gòu)成的導(dǎo)電DBR時(shí)過高的生長溫度給量子阱帶來的負(fù)面影響和芯片波長的漂移。更為具體地，所述第一種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜為N型摻雜超晶格型透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜AlxGahN;所述第二種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜為N型摻雜超晶格型透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜AlyGai_yN，所述第η種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜為N型摻雜超晶格型透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜AlnGa^nN,然，并不局限于此，所述第η種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜還可能為N型摻雜超晶格型透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜AlaGa1-^AlbGa1-AAleGanN……AlnGa1J等。需要說明的是，所述第二種及第η種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜的電阻率不同于所述第一種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜的電阻率，且所述第二種及第η種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜在藍(lán)光波段內(nèi)的透過率在85 %以上。然后，通過高溫退火以使所述透明導(dǎo)電層13與所述N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層14和發(fā)光外延層12同時(shí)形成歐姆接觸，從而利于在后續(xù)的步驟中形成具備高導(dǎo)電性、高導(dǎo)熱性、高直向反射率和良好歐姆接觸性的垂直式LED芯片P電極，進(jìn)而消除使用傳統(tǒng)反光電極垂直式LED芯片P電極粘附性不好，歐姆接觸差，軸向型反射率不好等諸多缺點(diǎn)，以易于制備出低電壓，高軸向輸出垂直式藍(lán)光LED芯片。接著執(zhí)行步驟4。如圖4所示，在步驟4中，提供一導(dǎo)電性襯底16，于本實(shí)施例中，所述導(dǎo)電性襯底16為金屬材料、合金材料、或者非金屬導(dǎo)電材料，且所述導(dǎo)電性襯底16為單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)。然后，采用晶圓鍵合技術(shù)將所述導(dǎo)電性襯底16鍵合至所述N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層14的上表面以形成P電極，于本實(shí)施例中，藉由一層鍵合層15將所述導(dǎo)電性襯底16鍵合至所述N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層14的上表面，具體地，所述鍵合層15為金屬材料(例如為Au、Cu、Sn、Ag等)、合金材料、非金屬導(dǎo)電材料、或者有機(jī)導(dǎo)電材料,且所述鍵合層15可以為單層結(jié)構(gòu)也可以為多層結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，在其他的實(shí)施例中，也可以通過直接鍵合的方式將所述導(dǎo)電性襯底16鍵合至所述N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層14的上表面以形成P電極(未標(biāo)示)。接著執(zhí)行步驟5。如圖5所示，在步驟5中，利用激光剝離技術(shù)剝離所述藍(lán)寶石襯底11，以將所述藍(lán)寶石襯底11從所述發(fā)光外延層12的下表面剝離。接著執(zhí)行步驟6。如圖6所示，在步驟6中，于所述發(fā)光外延層12的下表面制備出N電極17，至此，即制作出低電壓，高軸向輸出的N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR垂直式藍(lán)光LED芯片。本發(fā)明還提供一種N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR垂直式藍(lán)光LED芯片,包括發(fā)光外延層12、透明導(dǎo)電層13 (ITO)、N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層14、導(dǎo)電性襯底16、以及N電極17。為便于理解，敬請(qǐng)?jiān)賲㈤唸DI至圖6。如圖所示，所述透明導(dǎo)電層13疊置于所述發(fā)光外延層12的上表面。于本實(shí)施例中，所述發(fā)光外延層12為P-GaN層或N-GaN層。 所述N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層14疊置于所述透明導(dǎo)電層13的上表面，S卩，所述透明導(dǎo)電層13位于所述N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層14和發(fā)光外延層12之間，并分別與所述N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層14和發(fā)光外延層12形成歐姆接觸。于本實(shí)施例中，所述N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層14為第一種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜與折射率不同于所述第一種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜的第二種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜和/或第η種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜交替疊合的多層結(jié)構(gòu)。所述N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層14有效地解決了MOCVD制備在藍(lán)、綠光波段內(nèi)擁有高透過率高導(dǎo)電性薄膜構(gòu)成的導(dǎo)電DBR時(shí)過高的生長溫度給量子阱帶來的負(fù)面影響和芯片波長的漂移。更為具體地，所述第一種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜為N型摻雜超晶格型透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜AlxGahN;所述第二種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜為N型摻雜超晶格型透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜AlyGai_yN，所述第η種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜為N型摻雜超晶格型透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜AlnGa^nN,然，并不局限于此，所述第η種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜還可能為N型摻雜超晶格型透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜AlaGa1-^AlbGa1-AAleGanN……AlnGa1J等。需要說明的是，所述第二種及第η種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜的電阻率不同于所述第一種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜的電阻率，且所述第二種及第η種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜在藍(lán)光波段內(nèi)的透過率在85 %以上。所述導(dǎo)電性襯底16鍵合于所述N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層14的上表面以形成P電極(未標(biāo)不)，于本實(shí)施例中，所述導(dǎo)電性襯底16為金屬材料、合金材料、或者非金屬導(dǎo)電材料，且所述導(dǎo)電性襯底16為單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的垂直式藍(lán)光LED芯片還包括有一層鍵合層15，位于所述導(dǎo)電性襯底16與所述N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層14之間，所述鍵合層15為金屬材料(例如為Au、Cu、Sn、Ag等)、合金材料、非金屬導(dǎo)電材料、或者有機(jī)導(dǎo)電材料，且所述鍵合層15為單層結(jié)構(gòu)或多
層結(jié)構(gòu)。所述N電極17接置于所述發(fā)光外延層12的下表面。在另一種實(shí)施方式中，本發(fā)明的垂直式藍(lán)光LED芯片還包括有一層漫反射型反射層18，設(shè)置在所述鍵合層15與所述N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層14之間，所述漫反射型反射層18可以是金屬層或合金層，也可以為單層或多層結(jié)構(gòu)，以使N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層14與漫反射型反射層18組成的復(fù)合式反射鏡在藍(lán)綠光波段的反射率>99%相較反射率為91 %的Al和反射率為95%的Ag具有更高的反射率，且相較單純的金屬反射鏡具有更好的軸向反光性，更有利于將光反射回芯片正面，提高LED芯片的軸向光強(qiáng)和芯片的發(fā)光效率。綜上所述，本發(fā)明的N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR垂直式藍(lán)光LED芯片及其制作方法利用ITO與P-GaN和N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR之間易于同時(shí)形成歐姆接觸的特點(diǎn)，有效降低了垂直式LED管芯的電壓；而且，所述N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層因?yàn)槭怯赡透邷氐陌雽?dǎo)體透明導(dǎo)電膜組成，且與ITO之間具有良好的粘附性，有效地解決了之前使用Ag和Al不耐高溫和粘附性不好的缺點(diǎn)。再者，N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層在較寬的波段范圍內(nèi)能保持99%以上的直向反射率，且此反射率不隨溫度升高而降低，有效地解決了 Ag或者AL的反射率會(huì)隨溫度下降的缺點(diǎn)。另外，由于所述N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層擁有非常優(yōu)異的導(dǎo)電性能，N型摻雜III-V族半導(dǎo)體的載流子濃度很高，且相鄰兩層N型摻雜超晶格型透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜之間 的晶格結(jié)構(gòu)和晶格常數(shù)都非常地匹配，因此結(jié)晶性好，載流子遷移率高，故N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR擁有非常優(yōu)異的導(dǎo)電能力，不會(huì)給垂直式LED帶來額外的電壓。本發(fā)明中的N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層的每一層均是導(dǎo)熱性非常良好的材料，能將熱量迅速傳導(dǎo)出LED芯片，有效地消除了熱量積聚帶來的結(jié)溫升高，內(nèi)量子效率下降。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR垂直式藍(lán)光LED芯片的制作方法，其特征在于，所述制作方法至少包括以下步驟 1)提供一藍(lán)寶石襯底，并于所述藍(lán)寶石襯底的上表面形成發(fā)光外延層； 2)于所述發(fā)光外延層上蒸鍍一透明導(dǎo)電層； 3)采用低溫電子束蒸鍍及輔助離子源夯實(shí)成膜技術(shù)在所述透明導(dǎo)電層上制備出N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層，并通過高溫退火以使所述透明導(dǎo)電層與所述N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層和發(fā)光外延層同時(shí)形成歐姆接觸； 4)提供一導(dǎo)電性襯底，采用晶圓鍵合技術(shù)將所述導(dǎo)電性襯底鍵合至所述N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層的上表面以形成P電極； 5)利用激光剝離技術(shù)剝離所述藍(lán)寶石襯底，以將所述藍(lán)寶石襯底從所述發(fā)光外延層的下表面剝離；以及 6)于所述發(fā)光外延層的下表面制備出N電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR垂直式藍(lán)光LED芯片的制作方法，其特征在于于步驟3)中，制備出的所述N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層為第一種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜與折射率不同于所述第一種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜的第二種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜和/或第η種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜交替疊合的多層結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR垂直式藍(lán)光LED芯片的制作方法，其特征在于所述第一種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜為N型摻雜超晶格型透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜AlxGahN ；所述第二種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜為N型摻雜超晶格型透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜AlyGai_yN，所述第η種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜為N型摻雜超晶格型透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜AlnGai_nN。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR垂直式藍(lán)光LED芯片的制作方法，其特征在于于步驟4)中，是通過一鍵合層將所述導(dǎo)電性襯底鍵合至所述N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層的上表面的；所述鍵合層為金屬材料、合金材料、非金屬導(dǎo)電材料、或者有機(jī)導(dǎo)電材料，且所述鍵合層為單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR垂直式藍(lán)光LED芯片的制作方法，其特征在于所述導(dǎo)電性襯底為金屬材料、合金材料、或者非金屬導(dǎo)電材料，且所述導(dǎo)電性襯底為單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)。
6.一種N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR垂直式藍(lán)光LED芯片，其特征在于，包括 發(fā)光外延層； 透明導(dǎo)電層，疊置于所述發(fā)光外延層的上表面； N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層，疊置于所述透明導(dǎo)電層的上表面； 導(dǎo)電性襯底，鍵合于所述N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層的上表面以形成P電極；以及N電極，接置于所述發(fā)光外延層的下表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR垂直式藍(lán)光LED芯片，其特征在于所述N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層為第一種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜與折射率不同于所述第一種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜的第二種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜和/或第η種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜交替疊合的多層結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR垂直式藍(lán)光LED芯片，其特征在于所述第一種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜為N型摻雜超晶格型透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜AlxGahN ;所述第二種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜為N型摻雜超晶格型透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜AlyGai_yN，所述第η種透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜為N型摻雜超晶格型透明導(dǎo)電導(dǎo)熱薄膜AlnGai_nN。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR垂直式藍(lán)光LED芯片，其特征在于還包括有鍵合層，位于所述導(dǎo)電性襯底與所述N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層之間，所述鍵合層為金屬材料、合金材料、非金屬導(dǎo)電材料、或者有機(jī)導(dǎo)電材料，且所述鍵合層為單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR垂直式藍(lán)光LED芯片，其特征在于所述導(dǎo)電性襯底為金屬材料、合金材料、或者非金屬導(dǎo)電材料，且所述導(dǎo)電性襯底為單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR垂直式藍(lán)光LED芯片及其制作方法，該方法是首先在藍(lán)寶石襯底的上表面形成發(fā)光外延層，并在發(fā)光外延層上制備出透明導(dǎo)電層，然后在透明導(dǎo)電層上低溫蒸鍍N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層，以使該透明導(dǎo)電層與N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層和發(fā)光外延層同時(shí)形成歐姆接觸，接著將導(dǎo)電性襯底鍵合至N型導(dǎo)電導(dǎo)熱超晶格DBR層上以形成P電極，最后剝離掉該藍(lán)寶石襯底，在該發(fā)光外延層的下表面制備出N電極。該方法制作出的垂直式藍(lán)光LED芯片克服了現(xiàn)有技術(shù)中的垂直式LED芯片電極材料難與P-GaN形成歐姆接觸、反射鏡粘附性弱、高溫下反射鏡的反射率下降、導(dǎo)電DBR的制備溫度過高和使用導(dǎo)電DBR作為高反光P電極的垂直式藍(lán)光LED芯片電壓過高等問題。
文檔編號(hào)H01L33/64GK102903800SQ20111021262
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2011年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月28日
發(fā)明者林宇杰 申請(qǐng)人:上海博恩世通光電股份有限公司