垂直型发光二极管的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种垂直型发光二极管的制造方法，通过本发明专利技术的制造方法制得的垂直型发光二极管，其上表面、下表面以及所有侧面都形成表面粗化层，并且该垂直型发光二极管还具有两排并列平行的反射层，这种结构能够大幅度提高发光效率的同时，还能够进一步提高发光二极管的发光均匀性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体
，特别涉及一种垂直型的发光二极管的制造方法。
技术介绍
半导体发光二极管应用日益广泛，特别是在照明方面有取代白炽灯和荧光灯的趋势，但是目前还面临一些技术上的问题，特别是光取出效率比较低。近年来，为了提高发光二极管的发光功率和效率，发展了垂直结构的发光二极管， 相对于正装结构的发光二极管来说，垂直结构的发光二极管诸多优点。对于正装结构的发光二极管而言，由于n、p电极都处于衬底的同一侧，因此电流须在同侧的n、p型电极之间横向流动，这样就导致电流拥挤，发热量高。而垂直结构发光二极管的两个电极分别处于发光二极管的两侧，电流几乎全部垂直流过外延层，没有横向流动的电流，因此电流分布均匀， 产生的热量相对较少。并且由于垂直结构的两个电极处于两侧，因此出光过程中不会受到同侧电极的阻挡，其出光效率更高。在发光二极管的实际工作过程中，当光离开二极管内部时，其无论如何都无法避免发生损耗，造成损耗的主要原因，是由于形成发光二极管表面层的半导体材料具有高折射系数。高的光折射系数会导致光在该半导体材料表面产生全反射，从而使发光二极管内部发出的光无法充分地发射出去。目前，业内已经通过表面粗化技术来改善光在二极管内部的全反射，从而提高发光效率，然而，由于现有技术通常仅对发光二极管部分组成结构的表面进行粗化处理，这导致了其粗糙化表面分布不均匀，因此无法有效的提升发光效率。同时,发光二极管发出的光是由其内部结构中的发光层产生的,发光层发出的光主要是通过发光二极管的正面发出，而从其侧面发出的光必须先经过发光二极管内部结构的全反射，使光线的光路发生改变才能由侧面发出。这就导致了现有发光二极管正面出光过多而侧面出光不足，因此也就造成发光二极管出光的不均匀。图I为现有的垂直型发光二极管。图I中，衬底101下方形成有透明金属欧姆接触层100，n型电极111通过该透明金属欧姆接触层100而与该衬底101实现电连接。而衬底 101上方依次形成GaN缓冲层102、η型GaN层103、多量子阱发光层(MQW) 104、ρ型AlGaN 层105、ρ型GaN层106、透明电极层107，ρ金属电极112 ;其中GaN缓冲层102表面被粗化处理，以形成纳米级的锯齿状的表面粗化层122。在图I所示的发光二极管结构中，由于粗化层仅形成于发光二极管的内部，即GaN 缓冲层102的表面上，因此，由多量子阱发光层104产生的光虽然经过粗化层122的反射， 能够在一定的程度上提高侧面的发光效率，但是，这种处于发光二极管内部中的粗化层还不足以进一步提闻发光效率。而且，参见图I所示结构的发光二极管，可见多量子阱发光层104发出的光大多由发光二极管的正面透出，即由透明电极层107的上表面透出，仅有少量的光经过透明电极层107的全反射后由发光二极管的侧面透出。因此，图I所示结构的发光二极管的发光均匀性还有待改善。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的问题，提出了一种具有粗化表面以及反射层的，从而提高发光二极管的发光效率和发光均匀性。本专利技术提出的包括如下步骤(I)在衬底上采用MOCVD外延生长GaN缓冲层；(2)利用碱性溶液对GaN缓冲层的表面进行腐蚀，从而在GaN缓冲层表面上形成纳米级的锯齿状的所述表面粗化层；(3)在GaN缓冲层被粗化的表面上采用MOCVD或者分子束磊晶工艺(MBE)来依次形成η型GaN层、多量子阱发光层(MQW)、ρ型AlGaN层、ρ型GaN层；(4)在ρ型GaN层表面上旋涂光刻胶，利用光刻工艺对P型GaN层表面进行光刻， 以便在P型GaN层的两侧形成凹槽；(5)利用溅镀工艺或者电子束蒸发工艺在P型GaN层两侧的凹槽上形成第一反射层和第二反射层；(6)对溅镀第一反射层和第二反射层后的ρ型GaN层表面进行化学机械抛光(CMP) 工艺，以使得第一反射层、第二反射层与P型GaN层的表面平坦化；(7)在ρ型GaN层表面上采用溅镀工艺形成透明电极层；(8)在衬底的下表面采用溅镀工艺形成所述透明欧姆接触金属层；(9)将完成层叠结构的垂直型发光二极管浸泡在碱性溶液中，以便将该层叠结构的所有表面粗化，形成所述表面粗化层；(10)在透明欧姆接触金属层的下表面形成η型电极，在透明电极层的上表面形成 P型电极。其中，衬底的材料为蓝宝石、碳化硅、硫化锌或者砷化镓；其中，表面粗化层还可以利用等离子体蚀刻机对GaN缓冲层的表面进行干法蚀刻或者通过先浸泡在碱性溶液中进行湿法蚀刻、然后再利用等离子体蚀刻机进行干法蚀刻相结合来完成；其中，第一反射层和第二反射层的材料为Al/Ag合金金属反射层、AlAs/AlfahAs 或AlInP/ (AlxGa1JyIrvyP分布布拉格反射层(DBR)。附图说明附图I为现有技术中仅有部分粗化表面的发光二极管结构示意图。附图2为本专利技术提出的具有粗化表面以及反射层的发光二极管结构示意图。附图3为图2所示发光二极管的平面结构示意图。具体实施方式本专利技术提出的，包括以下步骤(I)在衬底201上采用MOCVD外延生长GaN缓冲层202，所述衬底的材料为蓝宝石、 碳化娃、硫化锌或者砷化镓；(2)利用碱性溶液对GaN缓冲层202的表面进行腐蚀，从而在GaN缓冲层202表面上形成纳米级的锯齿状的表面粗化层222 ;在本专利技术中，除了可以利用碱性溶液腐蚀GaN 缓冲层202的表面以形成表面粗化层222以外，也可以利用等离子体蚀刻机对GaN缓冲层 202的表面进行干法蚀刻来完成，还可以通过先浸泡在碱性溶液中进行湿法蚀刻、然后再利用等离子体蚀刻机进行干法蚀刻相结合来完成。对于湿法蚀刻和干法蚀刻相结合来形成表面粗化层的工艺来说，本专利技术并没有限定必须先湿法蚀刻后干法蚀刻，采用先干法蚀刻在湿法蚀刻同样也是可以的；(3)在GaN缓冲层202被粗化的表面上采用MOCVD或者分子束磊晶工艺(MBE)来依次形成η型GaN层203、多量子阱发光层(MQW) 204、ρ型AlGaN层205、ρ型GaN层206 ；(4)在ρ型GaN层206表面上旋涂光刻胶，利用光刻工艺对P型GaN层206表面进行光刻，以便在P型GaN层206的两侧形成凹槽(图2的232和231的位置)；(5)利用溅镀工艺或者电子束蒸发工艺在P型GaN层206两侧的凹槽上形成反射层231和232，该反射层231和232的材料可以是Al/Ag合金金属反射层，也可以是AlAs/ AlxGahAs或AlInPzi(AlxGah)yIrvyP分布布拉格反射层(DBR);由图2的上方俯视看过去， 反射层231和232呈平行的两列结构而分别布置在P型GaN层206的两边，即如图3所示的阴影部分；(6)对溅镀反射层231和232后的P型GaN层206表面进行化学机械抛光(CMP) 工艺，以使得反射层231、232与ρ型GaN层206的表面平坦化；(7)在ρ型GaN层206表面上采用溅镀工艺形成透明电极层207 ；(8)在衬底201的下方采用溅镀工艺形成透明欧姆接触金属层200 ；(9)将完成层叠结构的垂直型发光二极管浸泡在碱性溶液中，以便将该层叠结构的所有表面粗化，形成表面粗化层221 ；(10)在透明欧姆接触金属层200的下表面形成η型电极211，在透明电极层207 的上表面形成P型电极212 ；电极211和212的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种垂直型发光二极管的制造方法，包括以下步骤：（1）在衬底上采用MOCVD外延生长GaN缓冲层；（2）利用碱性溶液对GaN缓冲层的表面进行腐蚀，从而在GaN缓冲层表面上形成纳米级的锯齿状的所述表面粗化层；（3）在GaN缓冲层被粗化的表面上采用MOCVD或者分子束磊晶工艺（MBE）来依次形成n型GaN层、多量子阱发光层（MQW）、p型AlGaN层、p型GaN层；（4）在p型GaN层表面上旋涂光刻胶，利用光刻工艺对p型GaN层表面进行光刻，以便在p型GaN层的两侧形成凹槽；（5）利用溅镀工艺或者电子束蒸发工艺在p型GaN层两侧的凹槽上形成第一反射层和第二反射层；（6）对溅镀第一反射层和第二反射层后的p型GaN层表面进行化学机械抛光（CMP）工艺，以使得第一反射层、第二反射层与p型GaN层的表面平坦化；（7）在p型GaN层表面上采用溅镀工艺形成透明电极层；（8）在衬底的下表面采用溅镀工艺形成所述透明欧姆接触金属层；（9）将完成层叠结构的垂直型发光二极管浸泡在碱性溶液中，以便将该层叠结构的所有表面粗化，形成所述表面粗化层；（10）在透明欧姆接触金属层的下表面形成n型电极，在透明电 极层的上表面形成p型电极。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：虞浩辉，周宇杭，
申请(专利权)人：江苏威纳德照明科技有限公司，
类型：发明
国别省市：