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CN105489732B - 垂直发光二极管的制作方法 - Google Patents

垂直发光二极管的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供的垂直发光二极管的制作方法，其主要应用在红外发光二极管中，通过在反射层生长过程中对腔体的加热，实现反射层的金属分子在外延层中预扩散，以减缓反射层与外延层高温熔合中反射层金属分子向外延层的扩散，减小常见欧姆接触孔洞发黑的程度。

Description

垂直发光二极管的制作方法
技术领域
本发明涉及一种垂直发光二极管的制作方法，特别是涉及一种红外发光二极管的制作方法。
背景技术
随着发光二极管技术的不断进步，白光发光二极管的价格持续下降，获利空间缩小，因此新的特殊应用便成了市场新的发展方向，特别是不可见光发光二极管中红外发光二极管的应用。其技术高端，技术门槛高，获利空间明显大于白光发光二极管。红外发光二极管产品主要以远程遥控、安控应用为主，也包含各种影响、体感、位置感测的应用。
红外发光二极管垂直结构工艺制程中具备欧姆接触的基本结构，为得到良好多欧姆接触效果，通常会经过高温熔合工艺，熔合后反射层金属会扩散到外延层内部，参看图1，欧姆接触孔洞外观呈发黑状，会吸收有源层出光，造成光萃取效率降低。
发明内容
为了解决背景技术中所涉及的缺陷，本发明提供了一种垂直发光二极管的制作方法，其步骤包括：
1）提供第一基板，依次在所述第一基板上生长第一半导体层、有源层、第二半导体层；
2）在所述第二半导体层表面上，生长透明绝缘层，在透明绝缘层上蚀刻出复数个贯穿孔洞；
3）生长覆盖所述透明绝缘层及其孔洞的金属反射层，生长过程中进行加热；
4）对第二半导体层与金属反射层进行高温熔合；
5） 提供第二基板，在所述第二基板上生长结合层；
6） 将所述结合层与所述金属反射层键合，其后去除所述第一基板；
7）在所述第一半导体层表面制作第一电极，在所述第二基板表面制作第二电极；
根据本方法，优选的，所述步骤3）中加热温度为T1，其中130℃≤T1≤170℃，通过加热将金属反射层中金属分子从所述孔洞预扩散至第二半导体层，形成混合界面，以减小步骤4）所述高温熔合中金属反射层的金属分子向第二半导体层扩散程度。
根据本方法，优选的，所述步骤3）中加热温度T1优选为150℃。
根据本方法，优选的，所述第二半导体层进行掺杂处理，掺入材料为碳。
根据本方法，优选的，所述第二半导体层掺碳的掺杂浓度为C， 其中3E18≤C≤1E20。
根据本方法，优选的，所述掺杂浓度C优选为5E18。
根据本方法，优选的，所述金属反射层的材料为AuZn或AuBe。
根据本方法，优选的，所述步骤3）反射层的生长方式包括热蒸镀、电子束蒸镀、离子溅镀或以上任意种组合。
根据本方法，优选的，所述步骤4）中的高温熔合工艺，工作温度为T2，其中450℃≤T2≤520℃。
根据本方法，优选的，所述工作温度T2优选为480℃。
根据本方法，优选的，所述垂直发光二极管为红外发光二极管。
本发明的有益效果包括：通过加热反应腔体，对反射层金属分子进行预扩散，减缓高温熔合工艺中金属分子的扩散，在得到较佳欧姆接触效果的同时淡化欧姆接触孔洞的粗黑外观，减少吸光，增加光萃取效果。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。
图1为背景技术中粗黑的欧姆接触孔洞外观。
图2为实施例制作到步骤1）的结构剖视图。
图3为实施例制作到步骤2）的结构剖视图。
图4为实施例制作到步骤3）的结构剖视图。
图5为实施例制作到步骤5）的结构剖视图。
图6为实施例制作到步骤6）的结构剖视图。
图7为实施例制作到步骤7）的结构剖视图。
图8为实施例欧姆接触孔洞的外观。
图示说明：1、第一基板；2、N型层；3、有源层；4、P型层；41、混合界面；5、绝缘透明层；51、孔洞；6、金属反射层；7、第二基板；8、结合层；9、N电极；10、P电极。
具体实施方式
下面结合示意图对本发明的垂直发光二极管的制作方法进行详细的描述，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
下面实施例提供了一种红外垂直发光二极管的制作方法，如图2所示，提供第一基板1，依次在第一基板1上生长第一半导体层、有源层3、第二半导体层，其中第一半导体层为N型层2，第二半导体层为P型层4，P型层4进行掺碳处理，掺杂浓度为C，其中3E18≤C≤1E20，优选掺杂浓度C为5E18，此掺杂浓度下有利于后续工艺中P型层4与金属层形成欧姆接触。
如图3所示，在P型层4表面上，生长透明绝缘层5，透明绝缘层5覆盖P型层4表面，在透明绝缘层5上蚀刻出复数个贯穿至P型层4表面的孔洞51。
如图4所示，生长一金属反射层6覆盖透明绝缘层5及其孔洞51，其中金属反射层6的生长方式包括热蒸镀、电子束蒸镀、离子溅镀或以上任意种组合，金属反射层6材料优选为AuBe或AuZn。生长过程中，将反应腔体温度加热至温度T1，其中130℃≤T1≤170℃，本实施例优选T1为150℃，在T1的腔体温度下，促使金属反射层6中AuBe或AuZn分子剧烈运动，从孔洞51向P型层4表面预扩散，与P型层4中掺杂分子形成混合界面41。对P型层4和金属反射层6进行高温熔合，熔合温度为T2，其中450℃≤T2≤520℃，本实施例优选T2为480℃。熔合时间为10分钟，在T2的高温下，金属反射层6的AuBe或AuZn分子再次剧烈运动，而混合界面41的存在，减缓了AuBe或AuZn分子向P型层4的扩散速率，既保证了金属反射层6与P型层4欧姆接触的良好效果，又减小欧姆接触孔洞51外观发黑的程度。
如图5所示，提供第二基板7，在第二基板7上生长结合层8。
如图6所示，将结合层8与金属反射层6进行键合，其后去除第一基板1，裸露出N型层2。
如图7所示，在N型层2表面制作N电极9，在第二基板7表面制作P电极10，完成本实施例的红外垂直发光二极管的制备工艺，对比图1和图8，本实施例制作出的发光二极管相比常规发光二极管，其欧姆接触孔洞外观呈淡灰色，颜色明显淡化。
如下表所示，在350mA工作电流下，现有技术的红外发光二极管亮度为197.2mW，而通过本实施例制作的红外垂直发光二极管亮度为213mW，亮度提升明显。
Type Current/mA Voltage/V Radiant flux/mW WLP/nm
传统红外LED 350 1.51 197.2 848
本实施例红外LED 350 1.51 213 848
尽管已经描述本发明的示例性实施例，但是理解的是，本发明不应限于这些示例性实施例而是本领域的技术人员能够在权利要求所要求的本发明的精神和范围内进行各种变化和修改。

Claims (9)

1.垂直发光二极管的制作方法，包括步骤：
1）提供第一基板，依次在所述第一基板上生长第一半导体层、有源层、第二半导体层；
2）在所述第二半导体层表面上，生长透明绝缘层，在透明绝缘层上蚀刻出复数个贯穿孔洞；
3）生长覆盖所述透明绝缘层及其孔洞的金属反射层，生长过程中进行加热；
4) 对第二半导体层与金属反射层进行高温熔合，高温熔合的工作温度为T2，其中450℃≤T2≤520℃；
5) 提供第二基板，在所述第二基板上生长结合层；
6) 将所述结合层与所述金属反射层键合，其后去除所述第一基板；
7) 在所述第一半导体层表面制作第一电极，在所述第二基板表面制作第二电极；
其特征在于：所述步骤3）中加热温度为T1，其中130℃≤T1≤170℃，通过加热将金属反射层中金属分子从所述孔洞预扩散至第二半导体层，形成混合界面，以减小步骤4）所述高温熔合中金属反射层的金属分子向第二半导体层扩散程度。
2.根据权利要求1所述的垂直发光二极管的制作方法，其特征在于：所述步骤3）中加热温度T1为150℃。
3.根据权利要求1所述的垂直发光二极管的制作方法，其特征在于：所述第二半导体层进行掺杂处理，掺入材料为碳。
4.根据权利要求3所述的垂直发光二极管的制作方法，其特征在于：所述第二半导体层掺碳的掺杂浓度为C， 其中3E18≤C≤1E20。
5.根据权利要求4所述的垂直发光二极管的制作方法，其特征在于：所述掺杂浓度C为5E18。
6.根据权利要求1所述的垂直发光二极管的制作方法，其特征在于：所述金属反射层的材料为AuZn或AuBe。
7.根据权利要求1所述的垂直发光二极管的制作方法，其特征在于：所述步骤3）金属反射层的生长方式包括热蒸镀、电子束蒸镀、离子溅镀或以上任意种组合。
8.根据权利要求1所述的垂直发光二极管的制作方法，其特征在于：所述工作温度T2为480℃。
9.根据权利要求1所述的垂直发光二极管的制作方法，其特征在于：所述垂直发光二极管为红外发光二极管。
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