N型導電導熱超晶格DBR垂直式藍光LED芯片及其制作方法技術

本發明專利技術提供一種N型導電導熱超晶格DBR垂直式藍光LED芯片及其制作方法，該方法是首先在藍寶石襯底的上表面形成發光外延層，并在發光外延層上制備出透明導電層，然后在透明導電層上低溫蒸鍍N型導電導熱超晶格DBR層，以使該透明導電層與N型導電導熱超晶格DBR層和發光外延層同時形成歐姆接觸，接著將導電性襯底鍵合至N型導電導熱超晶格DBR層上以形成P電極，最后剝離掉該藍寶石襯底，在該發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光LED芯片克服了現有技術中的垂直式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、導電DBR的制備溫度過高和使用導電DBR作為高反光P電極的垂直式藍光LED芯片電壓過高等問題。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種藍光LED芯片及其制作方法，特別是涉及一種N型導電導熱超晶格DBR垂直式藍光LED芯片及其制作方法。
技術介紹
目前，常見的藍光LED芯片分為兩種，即橫向結構(Lateral)的藍光LED芯片和垂直結構(Vertical)的藍光LED芯片，其中，所述平面式藍光LED其P、N電極在同一側，P、N電極同側勢必需要蝕刻掉部分量子阱來制備N區，從而浪費了相當大的一部分發光面積，且P、N電極同側具有電流分布不均勻，散熱性差等諸多缺點，而電流分布不均勻進而影響到芯片的電壓和亮度，散熱性差會造成結溫升高，內量子效率下降等問題，影響到芯片的光 效。而垂直式藍光LED芯片其P、N電極分布在量子阱的兩側，因此不需要蝕刻量子阱，大大提高了芯片發光面積的利用率，電流垂直于芯片均勻分布，且垂直式LED芯片結構中各層都會盡量選用導熱性良好的材料，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溫升高，內量子效率下降。正因為這些獨特的優點，垂直式LED芯片成為LED研究的熱點。目前常見的垂直式藍光LED芯片的制作過程中，一般是在本領域技術人員熟知的藍光發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的反射率會隨著溫度的升高而急劇降低，當LED芯片內部熱量積聚溫度升高時，因為金屬反射鏡反射率的下降，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在高溫下易發生團聚。在垂直式藍光LED芯片的制作過程中也有另一種做法，即鍍上透明導電層(TCO)后，再于透明導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1、由于Ag和Al的反射率會隨著溫度的升高而急劇降低，當LED芯片內部熱量積聚溫度升高時，因為金屬反射鏡反射率的下降，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在高溫下會發生團聚。為此，針對如何解決垂直式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，當前也有部分學者參照紅光LED和黃光LED中使用金屬有機化合物化學氣相淀積法(MOCVD, Metal-organic Chemical Vapor Deposition)生長導電DBR的經驗，嘗試在藍光發光外延層的表面上使用MOCVD生長導電DBR，可是因為使用MOCVD生長在藍、綠光波段內擁有高透過率高導電導熱性薄膜構成的導電DBR時的生長溫度比量子阱中的壘和阱的生長溫度高出很多，直接導致量子阱性能衰退和芯片波長出現非常巨大的漂移，并且藍光發光外延層的表面是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在藍光發光外延層的表面生長P型導電DBR，但是III-V族化合物半導體普遍存在P型摻雜的困難，且P型III-V族化合物半導體的載流子濃度不高，從而導致電阻率過大，用此P型導電DBR制成的垂直式藍光LED芯片存在電壓過高的問題。因此，如何降低導電DBR的制備溫度和降低使用導電DBR作為P電極的藍光LED芯片的電壓，進而制備出低電壓，高軸向輸出垂直式藍光LED芯片，已經成為本領域的從業者亟待解決的問題。
技術實現思路
鑒于以上所述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供一種N型導電導熱超晶格DBR垂直式藍光LED芯片及其制作方法，以解決現有技術中的上述垂直式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、導電DBR的制備溫度過高和使用導電DBR作為P電極的藍光LED芯片電壓過高等問題。為實現上述目的及其他相關目的，本專利技術提供一種N型導電導熱超晶格DBR垂直 式藍光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)提供一藍寶石襯底，并于所述藍寶石襯底的上表面形成發光外延層；2)于所述發光外延層上蒸鍍一透明導電層；3)采用低溫電子束蒸鍍及輔助離子源夯實成膜技術在所述透明導電層上制備出N型導電導熱超晶格DBR層，并通過高溫退火以使所述透明導電層與所述N型導電導熱超晶格DBR層和發光外延層同時形成歐姆接觸；4)提供一導電性襯底，采用晶圓鍵合技術將所述導電性襯底鍵合至所述N型導電導熱超晶格DBR層的上表面以形成P電極；5)利用激光剝離技術剝離所述藍寶石襯底，以將所述藍寶石襯底從所述發光外延層的下表面剝離；以及6)于所述發光外延層的下表面制備出N電極。在本專利技術制作方法的步驟3)中，制備出的所述N型導電導熱超晶格DBR層為第一種透明導電導熱薄膜與折射率不同于所述第一種透明導電導熱薄膜的第二種透明導電導熱薄膜和/或第η種透明導電導熱薄膜交替疊合的多層結構。具體地，所述第一種透明導電導熱薄膜為N型摻雜超晶格型透明導電導熱薄膜AlxGahN ;所述第二種透明導電導熱薄膜為N型摻雜超晶格型透明導電導熱薄膜AlyGai_yN，所述第η種透明導電導熱薄膜為N型摻雜超晶格型透明導電導熱薄膜AlnGai_nN。在本專利技術制作方法的步驟4)中，是通過一鍵合層將所述導電性襯底鍵合至所述N型導電導熱超晶格DBR層的上表面的；所述鍵合層為金屬材料、合金材料、非金屬導電材料、或者有機導電材料，且所述鍵合層為單層結構或多層結構。在本專利技術制作方法中，所述導電性襯底為金屬材料、合金材料、或者非金屬導電材料，且所述導電性襯底為單層結構或多層結構。本專利技術還提供一種N型導電導熱超晶格DBR垂直式藍光LED芯片，其特征在于，包括發光外延層；透明導電層，疊置于所述發光外延層的上表面；N型導電導熱超晶格DBR層，疊置于所述透明導電層的上表面；導電性襯底，鍵合于所述N型導電導熱超晶格DBR層的上表面以形成P電極；以及N電極，接置于所述發光外延層的下表面。在本專利技術的垂直式藍光LED芯片中，所述N型導電導熱超晶格DBR層為第一種透明導電導熱薄膜與折射率不同于所述第一種透明導電導熱薄膜的第二種透明導電導熱薄膜和/或第η種透明導電導熱薄膜交替疊合的多層結構。具體地，所述第一種透明導電導熱薄膜為N型摻雜超晶格型透明導電導熱薄膜AlxGahN ;所述第二種透明導電導熱薄膜為N型摻雜超晶格型透明導電導熱薄膜AlyGai_yN，所述第η種透明導電導熱薄膜為N型摻雜超晶格型透明導電導熱薄膜AlnGai_nN。本專利技術的垂直式藍光LED芯片，還包括有鍵合層，位于所述導電性襯底與所述N型導電導熱超晶格DBR層之間，所述鍵合層為金屬材料、合金材料、非金屬導電材料、或者有機導電材料，且所述鍵合層為單層結構或多層結構。在本專利技術的垂直式藍光LED芯片中,所述導電性襯底為金屬材料、合金材料、或者非金屬導電材料，且所述導電性襯底為單層結構或多層結構。如上所述，本專利技術的N型導電導熱超晶格DBR垂直式藍光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型導電導熱超晶格DBR之間易于同時形成歐姆接觸的特點，有效降低了垂直式LED管芯的電壓。2、N型導電導熱超晶格DBR因為是由耐高溫的半導體透明導電膜組成，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本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種N型導電導熱超晶格DBR垂直式藍光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)提供一藍寶石襯底，并于所述藍寶石襯底的上表面形成發光外延層；2)于所述發光外延層上蒸鍍一透明導電層；3)采用低溫電子束蒸鍍及輔助離子源夯實成膜技術在所述透明導電層上制備出N型導電導熱超晶格DBR層，并通過高溫退火以使所述透明導電層與所述N型導電導熱超晶格DBR層和發光外延層同時形成歐姆接觸；4)提供一導電性襯底，采用晶圓鍵合技術將所述導電性襯底鍵合至所述N型導電導熱超晶格DBR層的上表面以形成P電極；5)利用激光剝離技術剝離所述藍寶石襯底，以將所述藍寶石襯底從所述發光外延層的下表面剝離；以及6)于所述發光外延層的下表面制備出N電極。

【技術特征摘要】
1.一種N型導電導熱超晶格DBR垂直式藍光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)提供一藍寶石襯底，并于所述藍寶石襯底的上表面形成發光外延層； 2)于所述發光外延層上蒸鍍一透明導電層； 3)采用低溫電子束蒸鍍及輔助離子源夯實成膜技術在所述透明導電層上制備出N型導電導熱超晶格DBR層，并通過高溫退火以使所述透明導電層與所述N型導電導熱超晶格DBR層和發光外延層同時形成歐姆接觸； 4)提供一導電性襯底，采用晶圓鍵合技術將所述導電性襯底鍵合至所述N型導電導熱超晶格DBR層的上表面以形成P電極； 5)利用激光剝離技術剝離所述藍寶石襯底，以將所述藍寶石襯底從所述發光外延層的下表面剝離；以及 6)于所述發光外延層的下表面制備出N電極。2.根據權利要求I所述的N型導電導熱超晶格DBR垂直式藍光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型導電導熱超晶格DBR層為第一種透明導電導熱薄膜與折射率不同于所述第一種透明導電導熱薄膜的第二種透明導電導熱薄膜和/或第η種透明導電導熱薄膜交替疊合的多層結構。3.根據權利要求2所述的N型導電導熱超晶格DBR垂直式藍光LED芯片的制作方法，其特征在于所述第一種透明導電導熱薄膜為N型摻雜超晶格型透明導電導熱薄膜AlxGahN ；所述第二種透明導電導熱薄膜為N型摻雜超晶格型透明導電導熱薄膜AlyGai_yN，所述第η種透明導電導熱薄膜為N型摻雜超晶格型透明導電導熱薄膜AlnGai_nN。4.根據權利要求I所述的N型導電導熱超晶格DBR垂直式藍光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電性襯底鍵合至所述N型導電導熱超晶格DBR層的上表面的；所述鍵合層為金屬材料、合金材料、非金屬導電材料、或者有機導電材...

【專利技術屬性】
技術研發人員：林宇杰，
申請(專利權)人：上海博恩世通光電股份有限公司，
類型：發明
國別省市：