本發(fā)明屬于led生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及algainp發(fā)光二極管的制造工藝。

背景技術(shù)：

提升發(fā)光二極管的出光效率的技術(shù)，大致可分為兩類：

一類以改變外延生長結(jié)構(gòu)來改善發(fā)光效率，例如：使用布拉格反射鏡（distributedbraggreflector，dbr）生長于algainpleds器件結(jié)構(gòu)中以增加光的反射率，其中布拉格反射鏡是以兩種材料重復(fù)堆棧而成，一是具λ/4厚的高折射率材料，另一為λ/4厚的低折射率材料，為提高其反射率，須將兩類材料之間的折射率差（δn）最大化，將發(fā)光層產(chǎn)生的光子反射至上層，此方式將大幅的減少向下的光子被砷化鎵基板吸收。

另一類以改變芯片制作工藝來改善取光效率，例如：利用氧化銦錫（ito）透明導(dǎo)電膜作為電流擴散層，氧化銦錫（ito）透明導(dǎo)電膜在紅光、黃光波段光的穿透率達到90%以上。使用晶圓接合技術(shù)（waferbondingtechnology）為金屬共晶鍵合法（eutecticbonding），這方式是先將兩種具有共晶相的金屬分別鍍在兩個不同的芯片上，將兩個芯片金屬鍍面接觸，此方式材料就能在較相對低溫下鍵合，例如in-ag、sn-au、in-au、au-au，并搭配接合層形成鏡面反射鏡。表面粗化技術(shù)，可以分成濕式蝕刻與干式蝕刻粗化表面，光子經(jīng)過粗糙處理的表面，可改變其光行走路徑而增加光逃出的機率。

目前的algainpleds晶圓經(jīng)過一次貼合至硅基板上，使得n面向上p面向下的反極性倒裝結(jié)構(gòu)，使得作為窗口層的p-gap掩埋于鏡面層與基板中，無法發(fā)揮其在led器件中增加出光的效用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種可解決砷化鎵基板散熱不良與及n-gaas歐姆接觸層的吸光問題的正極性高亮度algainp發(fā)光二極管。

本發(fā)明在永久基板的一側(cè)設(shè)置n電極，在永久基板的另一側(cè)依次設(shè)置金屬鍵合層、n-gaas歐姆接觸層、n-algainp限制層、mqw有源層、p-algainp限制層和p-gap電流擴展層，在p-gap電流擴展層上分別設(shè)置p電極和透明導(dǎo)電層，其特點是：所述p-gap電流擴展層朝向透明導(dǎo)電層的表面均布半球形粗化層。

本發(fā)明的p-gap電流擴展層朝向透明導(dǎo)電層的表面均布半球形粗化層，并在p-gap電流擴展層上形成氧化銦錫透明導(dǎo)電膜層，發(fā)光層與p電極形成良好的導(dǎo)電層，形成一種漸變式折射率材料的組合層，可以進一步地增加元件出光效率，提高led的光效。

此外，為了減少光被n-gaas歐姆接觸層吸收，本發(fā)明所述n-gaas歐姆接觸層呈直徑為5～20μm、間距為5～20μm的圓柱形陣列。該陣列保證了n-gaas歐姆接觸層與器件的電學(xué)導(dǎo)通，且減少器件中n-gaas歐姆接觸層的吸光效率，可獲得散熱性能好、亮度高的algainp發(fā)光二極管。

本發(fā)明另一目的是提出以上產(chǎn)品的制造方法。

本發(fā)明制造方法包括以下步驟：

1）在外延層基板上采用金屬有機化學(xué)氣相沉積法依次外延生長n-gaas緩沖層、gainp阻擋層、n-gaas歐姆接觸層、n-algainp限制層、mqw有源層、p-algainp限制層和p-gap電流擴展層，再以pecvd法于p-gap電流擴展層表面沉積sio2層，于sio2層表面用電子束蒸鍍沉積鋁層；

2）在暫時硅基板的表面以沉積鋁層；

3）將沉積鋁層有暫時硅基板的暫時硅基板與外延層基板上的鋁層相對，經(jīng)壓合，形成半制品；

4）去除半制品的外延層基板、n-gaas緩沖層、gainp阻擋層，直至露出n-gaas歐姆接觸層；

5）在n-gaas歐姆接觸層上制作直徑為5～20μm、間距為5～20μm的圓點陣列式auge/au金屬掩膜層；

6）將半制品快速退火，使auge/au金屬掩膜層和n-gaas歐姆接觸層形成歐姆接觸；

7）將半制品浸泡于由氨水與雙氧組成的混合溶液中，蝕刻去除無auge/au金屬掩膜層處的n-gaas歐姆接觸層，以在n-algainp限制層上形成呈圓柱陣列的n-gaas歐姆接觸層，各圓柱的直徑為5～20μm，柱間距為5～20μm；

8）將半制品清洗后，在n-gaas歐姆接觸層表面蒸鍍au鍵合層，并使部分au分布在所述圓柱陣列的柱間間隙中；

9）在永久基板的一側(cè)蒸鍍au鍵合金層；

10）通過au鍵合金層將永久基板和半制品形成鍵合，取得鍵合的芯片；

11）將鍵合的芯片以hf和h2o混合溶液浸泡，去除暫時硅基板及兩側(cè)的鋁層和sio2層；

12）在p-gap電流擴展層表面蝕刻出p電極區(qū)域預(yù)留孔，并在p電極區(qū)域預(yù)表面形成保護層；然后在p-gap電流擴展層表面旋涂由聚苯乙烯次微米球、水和酒精組成的混合液，以使聚苯乙烯次微米球在p-gap電流擴展層表面形成單層均勻密布的聚苯乙烯次微米球?qū)?；再?jīng)感應(yīng)式耦合離子體蝕刻，在p-gap電流擴展層表面蝕刻形成納米柱陣列的粗化層；

13）去除p電極區(qū)域預(yù)表面的保護層；

14）清洗去除p-gap電流擴展層表面的聚苯乙烯次微米球；

15）在具有納米柱陣列圖案的粗化層的p-gap電流擴展層表面蒸鍍沉積氧化銦錫透明導(dǎo)電層；

16）在p電極區(qū)域預(yù)留孔上制作形成p電極；

17）在永久硅板表面制作形成n電極；

18）將半制品經(jīng)退火，得正極性高亮度algainp發(fā)光二極管。

為了讓p-gap電流擴展層能夠充分發(fā)揮窗口層增加出光的功能，本發(fā)明采用上述制作工藝解決砷化鎵基板散熱不良與及n-gaas歐姆接觸層的吸光問題，以二次翻轉(zhuǎn)技術(shù)將algainpleds晶圓轉(zhuǎn)移到散熱特性較好的基板上，algainpleds晶圓與基板間用反射率99%之a(chǎn)u金屬當(dāng)作鏡面，以最大限度將光反射回來。使其p面向上n面向下形成正極性結(jié)構(gòu)，p-gap電流擴展層朝上，用干蝕刻的方式讓p-gap電流擴展層表面形成納米柱以達到粗化效果，在p-gap電流擴展層表面蒸鍍一層氧化銦錫透明導(dǎo)電膜層，發(fā)光層與p電極形成良好的導(dǎo)電層，形成一種漸變式折射率材料的組合層，可以進一步地增加元件出光效率。

本發(fā)明工藝合理，制成的產(chǎn)品合格率高。

以上工藝中，在p-gap電流擴展層表面沉積一層sio2，在sio2層上沉積一層鋁層，以作為第一次貼合方式轉(zhuǎn)移至?xí)簳r硅基板上的結(jié)合層。

在永久基板表面用電子束蒸鍍鍵合層金屬，在auge/au層圓點陣列層上以電子束蒸鍍的鍵合層金屬，分別作為高反射率的反射鏡層與共晶鍵合層。

進一步地，本發(fā)明n-gaas歐姆接觸層的厚度為30～60nm，其中硅摻雜濃度優(yōu)選1×10¹⁹cm^-3以上；p-gap電流擴展層厚度為2～5μm，其中鎂摻雜濃度為8×10¹⁷cm^-3～1×10¹⁹cm^-3。摻雜濃度范圍主要是為了形成良好的歐姆接觸，達到良好的器件性能。以上p-gap電流擴展層的厚度及摻雜濃度的設(shè)計是為了形成良好的歐姆接觸，達到良好的器件性能

氧化銦錫透明導(dǎo)電層厚度為200～350nm，該厚度是通過algainp發(fā)光波長計算得出的最佳厚度，其主要作用是與高摻的p-gap形成歐姆接觸并對電流形成良好的擴展。

步驟3）中，壓合時，先經(jīng)溫度為100℃、壓力為1000kg的第一段作用5min，再經(jīng)溫度為150℃溫度、壓力為2000kg的第二段作用5min。實現(xiàn)兩者的暫時結(jié)合，這樣可以使al層鍵合效果好，以便后續(xù)工藝使用boe去除al與sio2層材料，去除率高，去除效果較好。

所述步驟11）中，所述hf和h2o的混合體積比為1∶10。

步驟12）中，所述聚苯乙烯次微米球?qū)又芯郾揭蚁┐挝⒚浊虻闹睆綖?00～600nm，聚苯乙烯次微米球的間距為100～500nm。聚苯乙烯次微米球的這種直徑與間距能形成良好的外觀效果，利于提升芯片的出光效率；

步驟12）中，所述旋涂時，采用自動勻膠機以5秒500rpm和20秒2000rpm兩段式的轉(zhuǎn)速進行旋涂?？墒雇坎紝痈泳鶆?。

步驟12）中，所述感應(yīng)式耦合離子體蝕刻形成的粗化層的深度為200～500nm。利于提升芯片的出光效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明制作過程中的一個示意圖。

圖2為本發(fā)明成品的一種結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

一、制備工藝：

1、在厚度為250～350μm的外延層基板的gaas襯底100上采用金屬有機化學(xué)氣相沉積（mocvd）依次外延生長n-gaas緩沖層101、gainp阻擋層102、n-gaas歐姆接觸層103、n-algainp限制層104、mqw有源層105、p-algainp限制層106，p-gap電流擴展層107。

其中n-gaas歐姆接觸層103的厚度優(yōu)選30～60nm，其硅摻雜濃度優(yōu)選1×10¹⁹cm^-3以上，p-gap電流擴展層107采用鎂摻雜，鎂摻雜濃度為8×10¹⁷cm^-3～1×10¹⁹cm^-3，p-gap電流擴展層107厚度為2～5μm。

將完成外延制作的芯片用511溶液清洗p-gap電流擴展層107的表面，然后用pecvd法沉積500nm厚度的sio2層108，用電子束蒸鍍沉積3μm厚度的鋁層109。

2、在厚度為300～800nm（本例為180μm）的暫時硅基板200的表面以電子束蒸鍍沉積3μm厚度的鋁層201，以作為第一次貼合方式轉(zhuǎn)移至?xí)簳r硅基板上的結(jié)合層。

3、將完成蒸鍍的algainp發(fā)光二極管芯片的鋁層109與暫時硅基板200相對，在經(jīng)第一段在100℃，壓力1000kg，時間5min，第二段150℃溫度、2000kg壓力、5min條件下實現(xiàn)兩者暫時結(jié)合，形成的半制品如圖1所示。

4、采用氨水和雙氧水混合溶液完全去除半制品的gaas襯底100和n-gaas緩沖層101，再采用鹽酸、磷酸和水的混合溶液完全去除gainp阻擋層102，并使用丙酮、ipa溶液進行超聲清洗10min。

5、在n-gaas歐姆接觸層103上旋涂負性光刻膠，經(jīng)過烘烤，曝光，烘烤，顯影通過高速旋干機將樣品旋干、等離子打膠后，在n-gaas歐姆接觸層103上，采用電子束蒸鍍方式蒸鍍auge/au，厚度為150/200nm，再使用剝離技術(shù)去除光阻，以在n-gaas歐姆接觸層103上形成作成直徑為5～20μm、間距為5～20μm的圓點陣列式auge/au金屬掩膜層。

6、將芯片經(jīng)歷400℃氮氣氛圍中退火30s，以獲得auge/au金屬掩膜層和n-gaas歐姆接觸層103形成良好的歐姆接觸。

7、將芯片浸泡于由氨水與雙氧中以1:10體積比混合配成的溶液中，將無auge/au金屬掩膜層處的n-gaas歐姆接觸層103蝕刻掉。至此，形成了在n-algainp限制層104上呈圓柱陣列的n-gaas歐姆接觸層103，各圓柱的5～20μm，柱間距為5～20μm。

8、將芯片使用丙酮、ipa溶液進行超聲清洗10min后，再采用電子束蒸鍍的方式在n-gaas歐姆接觸層103上蒸鍍厚度為2～3μm的au鍵合層302，厚度為2000nm，并使部分au分布在圓柱的柱間間隙中。

該au鍵合層302可作為鍵合層與反射鏡層。

9、將厚度為150～200μm的永久硅基板300用丙酮、ipa溶液進行超聲清洗10min，采用電子束蒸鍍的方式在永久硅基板300上蒸鍍厚度為2～3μm的au鍵合金層301，厚度為2.5μm，au鍵合金層301主要作為高反射率的反射鏡層與共晶鍵合層。

10、將蒸鍍完成反射鏡的芯片的au鍵合金層301與永久硅基板300的au鍵合金層301相對，利用晶圓鍵合技術(shù)，在300℃溫度、4000kg壓力、30min條件下實現(xiàn)兩者共晶鍵合，取得完成鍵合的algainp發(fā)光二極管芯片。

11、將algainp發(fā)光二極管芯片，使用hf和h2o混合溶液（混合體積比為1∶10）浸泡，腐蝕圖1中的sio2層108，以使圖1中的暫時硅基板200及其兩側(cè)的鋁層201、鋁層109自algainp發(fā)光二極管芯片上分離下來，直至露出p-gap電流擴展層107。

12、用boe（將氟化銨和氫氟酸以5:1的體積比混合形成）、511清洗裸露的p-gap電流擴展層107，然后采用pecvd的方式在p-gap電流擴展層107表面沉積一層sio2，在sio2層上旋涂正性光刻膠，經(jīng)過烘烤、曝光、烘烤，完成sio2電極預(yù)留孔層光刻，利用hf溶液蝕刻出圖形化的p電極區(qū)域預(yù)留孔，通過去膠液去除表面旋涂正性光刻膠，以使p電極區(qū)域表面形成sio2保護層。

將聚苯乙烯次微米球與水混合，制成濃度為10wt%的聚苯乙烯次微米球懸浮液，再將懸浮液與酒精以1∶1的體積比混合，然后將混合溶液注入到自動勻膠機內(nèi)。利用自動勻膠機以5秒500rpm以及20秒2000rpm兩段式的轉(zhuǎn)速，將混合液旋涂至p-gap電流擴展層107表面，在p-gap電流擴展層107表面布滿單層緊密排列的聚苯乙烯次微米球，聚苯乙烯次微米球的直徑為300～600nm，聚苯乙烯次微米球的間距為100～500nm。

完成涂布后，將芯片置于感應(yīng)式耦合離子體蝕刻機臺內(nèi)，調(diào)節(jié)蝕刻的功率與氣體流量，在p-gap電流擴展層107表面蝕刻形成納米柱陣列的粗化層，粗化層的深度為200～500nm。

13、將芯片浸于boe中，去除p電極區(qū)域表面的sio2保護層。

14、將完成p-gap電流擴展層107表面粗化的芯片使用丙酮、ipa溶液進行超聲清洗10min，去除p-gap電流擴展層107上的聚苯乙烯次微米球。

15、使用丙酮、ipa溶液進行超聲清洗10min，采用電子束蒸鍍的方式，在具有納米柱陣列的粗化層的p-gap電流擴展層107表面沉積厚度為200～350nm（本例為280nm）的氧化銦錫透明導(dǎo)電層305，其中氧化銦錫源中錫含量為3～5%，氧化銦錫透明薄膜的透過率保證在95%以上，方塊電阻在10?以內(nèi)。

16、將完成蒸鍍氧化銦錫透明導(dǎo)電層108的芯片使用丙酮、ipa溶液進行超聲清洗10min，旋涂負性光刻膠，經(jīng)過烘烤，曝光，烘烤，顯影通過高速旋干機將樣品旋干、等離子打膠后，采用電子束蒸鍍方式在p電極區(qū)域留孔上蒸鍍p電極304，p電極材料為cr、ti、al，厚度分別為50nm、300nm、3500nm，采用剝離的方式去除負性光刻膠。

17、在永久硅板上制作n電極303，材料采用ti/pt/au，厚度為30/50/300nm。

18、將algainp發(fā)光二極管經(jīng)歷250℃氮氣氛圍中退火30s，進行快速退火，可以使各層蒸鍍電極與基板形成良好的粘附力。

上述步驟完成二次翻轉(zhuǎn)晶圓接合垂直式正極性高亮度algainp發(fā)光二極管的制造的制作。

二、形成的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點：

如圖2所示，在永久基板300的一側(cè)設(shè)置n電極303，在永久基板300的另一側(cè)依次設(shè)有金屬鍵合層301、302、n-gaas歐姆接觸層103、n-algainp限制層104、mqw有源層105、p-algainp限制層106、p-gap電流擴展層107，在p-gap電流擴展層107上分別設(shè)置p電極304和透明導(dǎo)電層305。并且p-gap電流擴展層107朝向透明導(dǎo)電層305的表面具有納米柱陣列的粗化層，n-gaas歐姆接觸層103呈直徑為5～20μm、間距為5～20μm的圓柱形陣列。

三、產(chǎn)品功能、參數(shù)特點：

1、具有納米柱陣列的粗化層的p-gap電流擴展層107表面使產(chǎn)品從芯片正面出光，出光層依次p-gap折射率為3.5，p-gap電流擴展層107的該粗化層與氧化銦錫透明導(dǎo)電層305的組合層折射率為2.5，氧化銦錫透明導(dǎo)電層305的折射率為2，led封裝用的環(huán)氧樹脂折射率為1.55左右，最終形成漸變式折射率，使其全反射角從17度增加到42度，大大減少光的全反射。

2、led晶圓與暫時性基板使用al材料低溫低壓下鍵合形成合體層，低溫鍵合過程分為二段，第一段在100℃，壓力1000kg，時間5min，第二段150℃溫度、2000kg壓力、5min條件下實現(xiàn)兩者暫時結(jié)合，這樣可以使al層鍵合效果好，然后使用boe去除al與sio2層材料，去除率高，去除效果較好。

3、與反極性倒裝結(jié)構(gòu)比，將n-gaas歐姆接觸層103做成圖形陣列孔，減少n-gaas歐姆接觸層103的吸光效應(yīng)，具有高摻雜濃度的p-gap電流擴展層107與氧化銦錫透明導(dǎo)電層305形成良好的歐姆接觸，電流由p電極304流經(jīng)氧化銦錫透明導(dǎo)電層305、p-gap電流擴展層107注入到mqw有源層105，可大大提升電子的有效注入效率，高反射率層中的金層可以將更多的光子反射回來，增加出光效率。

4、利用二次貼合的方式將硅板作為永久硅基板，硅基板優(yōu)良的散熱功能，減少界面熱效應(yīng)損失，增加光電效應(yīng)，可以大幅提升了發(fā)光二極管的發(fā)光亮度。

以上實施例并非對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍情況下，還可做出同等的變化或變換。因此所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)該以屬于本發(fā)明的范疇。