一种垂直结构发光二极管及其制造方法技术

一种垂直结构发光二极管及其制造方法，属于发光二极管领域，该垂直结构发光二极管包括：导电衬底；第一导电电极，位于所述导电衬底上；电流扩散层，位于所述第一导电电极上；发光外延结构，位于所述电流扩散层上；蓝宝石衬底，位于所述发光外延结构上，所述蓝宝石衬底出光侧表面为粗糙面，厚度为2～15um，粗糙度为10～500nm；至少一个第二导电电极，位于所述蓝宝石衬底侧并穿过蓝宝石衬底与所述发光外延结构连接。本发明专利技术还提供了一种垂直结构发光二极管的制造方法，解决了现有垂直结构发光二极管出光率低、散热效果较差、产品使用寿命较短的技术问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于垂直结构发光二极管领域，尤其涉及一种散热效果好、出光效率高的垂直结构发光二极管及其制造方法。
技术介绍
现有的垂直结构发光二极管，采用激光剥离技术将蓝宝石衬底完全剥离，露出发光外延结构，达到散热效果较好的目的；并在发光外延结构形成粗糙面以提高出光效率。由于激光处理过程中会产生过高温度，对不同结构层造成较大温差的影响，对外延层造成永久性破坏，严重影响器件的稳定性和使用寿命。并且在制造过程中要额外形成粗糙面，增加了制造的复杂度。现有另一种垂直结构发光二极管，采用激光切割和激光剥离技术将蓝宝石衬底局部剥离，在剥离部分的发光外延结构上形成电极构成垂直型发光二极管。由于蓝宝石衬底约占结构总体厚度的90%以上，也是结构中最大热阻之一，局部剥离无法改善散热问题，制约器件的使用寿命。同时，局部激光切割和剥离制程生产效率缓慢，切割时间过长导致应力过大而造成规则或不规则裂片，降低了良率和产出，相应的增加了成本。
技术实现思路
本专利技术为解决现有发光二极管出光率低、散热效果差的技术问题，提供一种出光率高、散热效果好的垂直结构发光二极管的制造方法。一种垂直结构发光二级管制造方法，包括(1)、在蓝宝石衬底上形成发光外延结构；(2)、在发光外延结构上形成电流扩散层；(3)在电流扩散层上形成第一导电电极；0)、将做好第一导电电极的发光外延结构形成在另一导电衬底上，形成倒装结构，保证蓝宝石衬底朝上；(5)、将蓝宝石衬底减薄至指定厚度及指定粗糙度；(6)、对上述减薄后的蓝宝石衬底进行光刻处理，得到电极结构图案，并将带电极结构图案的蓝宝石衬底剥离，露出部分发光外延结构；(7)、在露出的发光外延结构上形成第二导电电极。另外，本专利技术还包括一种垂直结构发光二级管，该垂直结构发光二级管包括导电衬底；第一导电电极，位于所述导电衬底上；电流扩散层，位于所述第一导电电极上；发光外延结构，位于所述电流扩散层上；蓝宝石衬底，位于所述发光外延结构上，所述蓝宝石衬底出光侧表面为粗糙面，厚度为2 15um，粗糙度为10 500nm ；至少一个第二导电电极，位于所述蓝宝石衬底侧并穿过蓝宝石衬底与所述发光外延结构连接。本专利技术将蓝宝石衬底的厚度减薄到2 15um，提高了散热效果；将蓝宝石衬底保留一部分厚度，能提供出光效率，并在蓝宝石衬底出光面形成粗糙面，有效的提高了出光效率。本专利技术制成的垂直结构发光二极管出光率高、散热效果好，极大的提高了发光二极管的稳定性及使用寿命。附图说明图1至图6是本专利技术实施例提供的垂直结构发光二极管的工艺剖面图。图中，附图标记表示11 蓝宝石衬底；121 缓冲层；12 发光外延结构；122 第二电性半导体；13 电流扩散层；123 发光层；14 第一导电电极；IM 第一电性半导体；15:导电衬底；16:第二导电电极。具体实施例方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术公开了一种垂直结构发光二极管的制造方法，结合图1至图6对该制造方法过程进行详细描述。(1)、如图1所示，在蓝宝石衬底11上通过外延技术进行磊晶，将发光外延结构12 形成在蓝宝石衬底11上，发光外延结构12包括缓冲层121、第二电性半导体122、发光层 123和第一电性半导体124。发光层123的结构设计可适用于蓝光、绿光或者白光芯片的组建，外延磊晶过程中为了提升第一电性半导体124的导电性，对其进行退火处理。(2)、如图2所示，通过电子枪蒸镀、磁控溅射等PVD(Physical VaporDeposition, 物理气相沉积)技术在第一电性半导体1 表面沉积透光率和导电性优良的电流扩散层 13，此电流扩散层13的厚度在300nm左右，并通过高温形式对此电流扩散层13进行合金化，进一步提高该层电流扩散特性。(3)、如图3所示，在电流扩散层13上通过电子枪蒸镀、磁控溅射等PVD技术沉积约2-3um的具有高反射率的金属或金属合金电极，作为第一导电电极14。第一导电电极14 为高反射率金属或金属合金，能有效提高发光二极管的出光效率。G)、如图4所示，将第一导电电极14连同下面的电流扩散层13、发光外延结构 12、蓝宝石衬底11 一同键合或熔合在导电衬底15上，构成倒装结构，保证蓝宝石衬底11朝上。此种键合或熔合可直接采用高温技术或带有导电黏合剂的高温技术来实现，增加的导电衬底15可为金属或金属与其他导电材料的合金。其采用倒装键合的方法，提高了该垂直结构发光二级管散热效果，达到延长器件使用寿命的效果。(5)、如图5所示，将键合后的结构通过黏合剂固定在治具上，并使此黏合剂的包附高度超过导电衬底15的高度，同时通过高温对粘合剂进行固化，加强牢固性。然后对蓝宝石衬底11进行处理，使蓝宝石衬底11减薄至指定厚度及指定粗糙度。(6)、如图6所示，对减薄后的蓝宝石衬底11进行光刻处理，得到电极结构图案，之后再采用干式或湿式蚀刻的方法进行刻蚀，将带电极结构的蓝宝石衬底11蚀刻掉，露出部分发光外延结构12。蚀刻深度在5 13um，此步骤在减薄后的蓝宝石衬底11上进行蚀刻， 能缩短工艺时间，便于产品量产。(7)、如图6所示，在露出的发光外延结构12上再进行PVD方式沉积第二导电电极 16,优选方案，该第二导电电极16为双电极结构，两第二导电电极16位于蓝宝石衬底11出光侧两端，此第二导电电极16为金属或金属合金，具有高反射率，电极厚度为1. 5 5um，面积约为发光二极管表面积的1/10 1/5。第一导电电极14为高反射率金属或金属合金，能有效提高出光效率。双电极结构不仅更有效的提高了电流扩散效果，增加内量子效率，也方便了大电流注入及功率型器件的制作。同时，双电极结构还具有保护特性，增加了器件在使用过程中安全性和稳定性，减少死灯的几率。优选方案，在第二导电电极16上制作钝化层进行保护。优选方案，步骤( 将蓝宝石衬底11减薄的方法包括al、用研磨的方法将蓝宝石衬底11减薄至30 50um ；优选方案，用研磨的方法将蓝宝石衬底11减薄至30um，利于抛光时减少时间；优选方案，用研磨的方法将蓝宝石衬底 11减薄至50um，比较好控制研磨的速度；优选方案，用研磨的方法将蓝宝石衬底11减薄至 40um,能一定程度上减小抛光的时间，且能比较容易控制研磨速度。a2、再通过抛光的方法减薄至2 10um，粗糙度为10 IOOnm ；抛光的方法如下 在蓝宝石衬底11上涂抹抛光液，再用铜板进行抛光。可通过控制抛光液的浓度、抛光液中颗粒的大小来控制蓝宝石衬底11的厚度及粗糙度。优选方案，用抛光的方法将研磨后的蓝宝石衬底11减薄至2um，粗糙度为lOOnm。厚度较薄，利于发光二极管散热，粗糙度较大，利于出光率的提高，但是抛光的速度、抛光液浓度及抛光液中颗粒的大小不易控制。优选方案，用抛光的方法将研磨后的蓝宝石衬底11减薄至6um，粗糙度为50nm，厚度和粗糙度都适中，比较好控制抛光的速度、抛光液浓度及抛光液中颗粒的大小。优选方案，用抛光的方法将研磨后的蓝宝石衬底11减薄至lOum，粗糙度为lOnm，容易控制抛光的速度、抛光液浓度及抛光液中颗粒的大小，散热效果较好、本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种垂直结构发光二极管制造方法，包括：（１）、在蓝宝石衬底上形成发光外延结构；（２）、在发光外延结构上形成电流扩散层；（３）、在电流扩散层上形成第一导电电极；（４）、将做好第一导电电极的发光外延结构形成在另一导电衬底上，构成倒装结构，保证蓝宝石衬底朝上；其特征在于：该方法还包括：（５）、将蓝宝石衬底减薄至指定厚度及指定粗糙度；（６）、对上述减薄后的蓝宝石衬底进行光刻处理，得到电极结构图案，并将带电极结构图案的蓝宝石衬底剥离，露出部分发光外延结构；（７）、在露出的发光外延结构上形成第二导电电极。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：齐继航，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94