專利名稱：倒裝發光二極管的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種二極管的制備方法,具體設計一種倒裝發光二極管的 制備方法。
背景技術：
發光二極管具有體積小、效率高和壽命長等優點,在交通指示、戶外 全色顯示等領域有著廣泛的應用，從而成為目前光電子學領域的研究熱 點，尤其是利用大功率發光二極管可實現半導體固態照明，實現人類照明 史上的新的革命.研究表明實現這一歷史革命突破的科學技術瓶頸是提高 發光二極管的發光效率。
而提高發光二極管的發光效率的方法主要集中于對發光二極管內、外
量子效率的提高。由于GaN薄膜主要異質外延生長在藍寶石等襯底上，導 致外延薄膜的材料質量較差，影響了內量子效率的提升，而圖形襯底技術 是被認為是能夠提高外延薄膜材料質量，從而提高內量子效率的行之有效 的方法；另一方面，光提取效率是限制器件外量子效率的主要因素,其主 要原因是外延材料、襯底材料以及空氣之間的折射率差別較大，導致有源 區產生的光在不同折射率材料界面發生全反射而不能導出芯片。
目前已經提出了提高芯片光提取效率的方法，主要包括改變芯片的 幾何外形，減少光在芯片內部的傳播路程,降低光的吸收損耗，如采用倒 金字塔結構；控制和改變自發輻射,通常采用諧振腔或光子晶體等結構；采用表面粗糙化方法，使光在粗糙的半導體和空氣界面發生漫反射，增加 其投射的機會；此外利用倒裝焊接技術。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種倒裝發光二極管的制備方法，通 過該方法能顯著提高所制備的發光二極管的發光效率。
為解決上述技術問題，本發明的倒裝發光二極管的制備方法，包括如 下步驟
1) 先在襯底表面制造出周期性排列的微結構圖形；
2) 在所述具有微結構圖形的襯底表面制備發光二極管結構，并分別 制備P電極和N電極；
3) 從所述襯底的背面采用激光照射所述襯底，使所述襯底與發光二 極管結構分離，將微結構圖形轉移至所述發光二極管結構中未摻雜的氮化 鎵表面。
本發明的制備方法，采用先在襯底上制備周期性排列的微結構圖形， 而后生長發光二極管結構，最后采用激光照射剝離襯底，并將襯底上的圖 形直接轉移至未摻雜的氮化鎵層表面，同時結合倒裝焊接技術，可以同時 提高所制備的發光二極管的內量子效率及外量子效率。與現有常見的發光 二極管相比，出光效率可提高40 80%。
下面結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明 圖1為本發明的制備方法流程圖2為采用本發明的方法制備完成發光二極管芯片后的一具體截面結構示意圖3為對圖2所示的發光二極管芯片進行激光處理的對應截面結構示 意圖4為采用本發明的方法制備完成發光二極管芯片后的另一具體截 面結構示意圖5為對圖4所示的發光二極管芯片進行激光處理的對應截面結構示 意圖。
具體實施例方式
本發明的倒裝發光二極管的制備方法，以氮化鎵基發光二極管為例， 包括如下步驟(見圖l):
1) 先在襯底6 (—般為藍寶石襯底)表面制造出周期性排列的微結構 圖形。該微結構圖形可為一維或二維結構的鋸齒型(見圖2)、矩型(見 圖4)或梯型周期性排列圖形，還可以是二維結構的圓柱型、圓錐型、立 方型或拋物線型等等其他周期性排列的陣列。微結構圖形中每個周期寬度 為O. 05-15 u m，該微結構圖形高度(或深度)為O. 05-15 u m。
2) 在微結構圖形表面制備氮化鎵基發光二極管結構，并按器件設計 要求分別制備P電極和N電極。該氮化鎵基發光二極管結構為常規的氮化鎵 基發光二極管結構，最常見的為依次在有微結構圖形的襯底表面外延生長 未摻雜的氮化鎵層5、 n型氮化鎵層4、多量子阱發光層3、 p型AlGaN層2和p 型氮化鎵層l。為提高外延層的質量，還可在生長未摻雜的氮化鎵層前先 在襯底表面生長氮化鎵緩沖層，該緩沖層的厚度可為20-30nm。
3) 而后從藍寶石襯底的背面采用激光照射藍寶石襯底，使藍寶石襯底6與氮化鎵基發光二極管結構分離，將所述微結構圖形轉移至所述氮化 鎵基發光二極管結構中的未摻雜的氮化鎵層表面(見圖3和圖5)。該具有 微結構的未摻雜的氮化鎵層表面在進行倒裝焊接后成為發光二極管的出 光面。當采用步驟二所列的多層外延層構成的發光二極管結構時，激光照 射后藍寶石襯底6與氮化鎵基發光二極管中的未摻雜的氮化鎵層5相分離，
將微結構圖形轉移至未摻雜的氮化鎵層表面。
之后進行常規的倒裝焊接工藝，將剝離襯底后的氮化鎵基發光二極管 結構和制備有反射層的硅襯底進行倒裝焊接。
采用本發明的方法所制備的未摻雜氮化鎵層上的微結構圖形，具體 地，鋸齒型周期性排列的圖形將發光二極管的出光面作了類粗化的效果增 加外量子效率，而矩型、梯型周期性排列圖形，或圓柱型、圓錐型、立方 型和拋物線型等周期性排列的陣列則能起到類光子晶格的作用，同樣能增 加發光器件的外量子效率。
權利要求
1.一種倒裝發光二極管的制備方法，其特征在于，包括如下步驟1)先在襯底表面制造出周期性排列的微結構圖形；2)在所述具有微結構圖形的襯底表面制備發光二極管結構，并分別制備P電極和N電極；3)從所述襯底的背面采用激光照射所述襯底，使所述襯底與發光二極管結構分離，從而將所述襯底上的微結構圖形轉移至所述發光二極管結構中靠近N層的一側表面。
2. 如權利要求l所述的倒裝發光二極管的制備方法，其特征在于:所 述步驟一中微結構圖形為一維或者二維排列的鋸齒型/矩形/梯形周期性 微結構圖形，或是二維結構的圓柱型、圓錐型、梯形、方型。
3. 如權利要求1或2所述的倒裝發光二極管的制備方法，其特征在于 所述微結構圖形中每個微結構圖形周期的寬度在O. 05-15 u m,所述微結構 圖形的高度為O. 05-15 um。
4. 如權利要求1或2所述的倒裝發光二極管的制備方法，其特征在于 所述發光二極管為氮化鎵基發光二極管，所述氮化鎵基發光二極管結構為 依次外延生長氮化鎵成核層、未摻雜的氮化鎵層、n型氮化鎵層、多量子 阱發光層、P型AlGaN層和p型氮化鎵層，所述步驟三中激光照射使所述襯 底與所述未摻雜氮化鎵層分離，使所述微結構圖形轉移至所述未摻雜氮化 鎵層表面。
5. 如權利要求3所述的倒裝發光二極管的制備方法，其特征在于所 述發光二極管為氮化鎵基發光二極管,所述氮化鎵基發光二極管結構為依次外延生長氮化鎵成核層、未摻雜的氮化鎵層、n型氮化鎵層、多量子阱 發光層、P型AlGaN層和p型氮化鎵層，所述步驟三中激光照射使所述襯底 與所述未摻雜氮化鎵層分離,使所述微結構圖形轉移至所述未摻雜的氮化 鎵層表面。
6. 如權利要求4所述的倒裝發光二極管的制備方法，其特征在于在所述步驟二中外延生長未摻雜的氮化鎵層前先在所述微結構圖形表面生 長氮化鎵緩沖層。
7. 如權利要求l所述的倒裝氮化鎵基發光二極管的制備方法，其特征 在于，還包括倒裝焊接步驟將所述襯底剝離后的發光二極管結構和制備 有反射層的硅襯底進行倒裝焊接。
全文摘要
本發明公開了一種倒裝發光二極管的制備方法，包括如下步驟1)先在襯底表面制造出周期性排列的微結構圖形；2)在具有微結構圖形的襯底表面制備發光二極管結構，之后分別制備P電極和N電極；3)從襯底的背面采用激光照射襯底，使襯底與發光二極管結構分離，此時即將微結構圖形轉移至發光二極管結構中靠近N層的一側表面。采用本發明的方法，先在襯底上制備圖形，之后制備發光二極管及P/N電極，并最終通過激光照射將圖形轉移到發光二極管結構中靠近N層的一側表面，使倒裝焊接后作為出光面的該側表面形成圖形結構，從而提高發光二極管的出光效率。
文檔編號H01L21/784GK101593801SQ20091005758
公開日2009年12月2日 申請日期2009年7月9日 優先權日2009年7月9日
發明者周健華, 張國義, 淼 李, 李士濤, 潘堯波, 袁根如, 郝茂盛, 誠 陳, 顏建鋒 申請人:上海藍光科技有限公司;彩虹集團公司;北京大學