CN103579436A - 一种半导体发光结构及其制作方法 - Google Patents

Abstract

提供一种半导体发光结构及其制作方法，该结构包括：第一半导体层、有源区发光层和第二半导体层；沉积于第二半导体层上的第一透明导电层；沉积于第一透明层上的第一反射层，该第一反射层蚀刻部分，露出部分第一透明导电层；沉积于第一透明导电层和和第一反射层上的第二透明导电层；沉积于第二透明导电层上的第二反射层结构，第二反射层蚀刻的图形对应覆盖暴露的第一透明导电层；沉积于第二透明导电层和第二反射层上的金属电极层，该金属电极层与透明导电层形成欧姆接触；位于金属电极层上的粘结层可键合到支撑层上。

Description

一种半导体发光结构及其制作方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术，更具体地，涉及一种半导体发光结构及其制造方法。 

背景技术

发光二极管以其高效的光电转换，有望成为“第四代照明工具”。为了使LED走进千家万户，除了成本需要进一步降低，技术上也需要不断提高，以提高出光效率和散热效果。 

对于LED正装结构，由于pn电极的遮挡阻碍一定数量的光线出射。技术人员开发出同侧LED倒装结构，但是这种倒装结构仍会由于未来制作n电极而去掉部分发光层。不管正装还是倒装结构，都会由于固晶层的吸光或衬底层的导热性差而影响LED的光电效率。 

在申请号为200910215396.0的中国发明专利申请中，描述了一种背镀反射层的结构。该反射结构充分利用高低折射率产生的全反射作用、DBR特定方向的高反射率和金属反射层的全角度反射作用，达到了很高的反射效果。但这种反射层具有很高的反射效率，而不具有导电性。当使用在pGaN表面时，将受到导电性的限制。 

在目前垂直结构的产品和专利中，一般采用银材料作反射镜和电极。虽然采用Ag作反射镜，具有很高的反射率，同时也解决了导电接触问题。但是Ag反射效果比不上采用如ODR反射镜或者专利CN200910215396.0中描述的反射镜，不利于出光效率的进一步提升。 

另外，普通金属反射层虽然反射效率达到97%以上，但是3%的吸光系数 会使光线在芯片结构中的来回反射而造成大量吸收。所以，降低吸光系数会显著改善光线在芯片结构来回反射的吸收，从而显著提高出光效率。 

从而，现实中存在这样的需求，具有超级反射层的垂直LED结构，或具有超级反射层的倒装结构。将具有更高反射效果的反射镜使用在pGaN表面，以提高芯片的出光效率，这将具有非常重要的意义。 

发明内容

为克服现有技术的上述缺陷，本发明提出一种半导体发光结构及其制造方法。 

根据本发明的一个方面，提出了一种半导体发光结构，包括：第一半导体层、有源区发光层和第二半导体层；沉积于第二半导体层上的第一透明导电层；沉积于第一透明层上的第一反射层，该第一反射层蚀刻去除部分，漏出部分第一透明导电层；沉积于第一透明导电层和和第一反射层上的第二透明导电层； 

沉积于第二透明导电层上的第二反射层结构，第二反射层蚀刻的图形对应覆盖暴露的第一透明导电层；沉积于暴露的第二透明导电层和第二反射层上的金属电极层，该金属电极层与透明导电层形成欧姆接触；位于金属电极层上的粘结层并键合到支撑层上；位于第一半导体层上的电极结构。 

根据本发明的另一方面，提出了一种半导体发光结构的制造方法，包括：步骤1、在衬底上一次形成缓冲层、n型半导体层、有源区发光层和p型半导体层；步骤2、在p型半导体层上形成第一透明导电层，然后形成第一反射层，并将第一反射层蚀刻去除部分，露出部分第一透明导电层；步骤3、在第一反射层和暴露的第一透明导电层上沉积形成第二透明导电层，在第二透明导电层上形成第二反射层，将第二反射层蚀刻的图形以覆盖第一透明导电层上没有被第一反射层覆盖的部分；步骤4、在第二透明导电层和第二反射层上沉积形成金属电极层，与透明导电层形成欧姆接触；步骤5、在金属电极层上沉积金属粘结层，并粘结到导电支撑层上，剥离衬底层，在n型半导体层上制作金属电极结构。 

根据本发明的又一方面，提出了一种半导体发光结构的制造方法，包括：步骤1、在衬底上一次形成缓冲层、n型半导体层、有源区发光层和p型半导体层；步骤2、在p型半导体层上形成第一透明导电层，然后形成第一反射层，并将第一反射层蚀刻去除部分，露出部分第一透明导电层；步骤3、在网状结构的第一反射层和第一透明导电层上沉积形成第二透明导电层，在第二透明导电层上形成第二反射层，将第二反射层蚀刻的图形以覆盖第一透明导电层没有被第一反射层覆盖的部分；步骤4、蚀刻出部分n型层，在暴露的第二透明导电层、第二反射层以及蚀刻出来的n型层上沉积金属电极层，将金属电极层与透明导电层和n型半导体层形成欧姆接触；步骤5、将上述结构反转粘结到支架上，构成倒装结构。 

本发明的发光结构具有高反射率和良好的导电性，可以将该发光结构粘结在支撑层上，在发光结构的另一面制作电极结构，这种发光结构提高了出光效率，并改善了散热和导电途径。 

附图说明

图1为根据本发明实施例的一种半导体发光结构的层级示意图； 

图2A-2E是根据本发明实施例的一种半导体发光结构的制造过程示意图； 

图3是根据本发明实施例的发光结构中第一透明层上沉积的第一反射层的网状结构示意图。 

如图所示，为了能明确实现本发明的实施例的结构，在图中标注了特定的结构和器件，但这仅为示意需要，并非意图将本发明限定在该特定结构、器件和环境中，根据具体需要，本领域的普通技术人员可以将这些器件和环境进行调整或者修改，所进行的调整或者修改仍然包括在后附的权利要求的范围中。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的半导体发光器件结构及其制造 方法进行详细描述。 

在以下的描述中，将描述本发明的多个不同的方面，然而，对于本领域内的普通技术人员而言，可以仅仅利用本发明的一些或者全部结构或者流程来实施本发明。为了解释的明确性而言，阐述了特定的数目、配置和顺序，但是很明显，在没有这些特定细节的情况下也可以实施本发明。在其他情况下，为了不混淆本发明，对于一些众所周知的特征将不再进行详细阐述。 

实施例1 

如图1所示，在本发明的第一实施例中，提供一种一种半导体发光结构，，该半导体结构包括，依次位于衬底上的缓冲层、第一半导体层、有源区发光层和第二半导体层；在第二半导体层上沉积的第一透明导电层；在第一透明层上沉积的第一反射层结构，并蚀刻成网格状的图形；第一透明导电层和网格状的第一反射层上沉积的第二透明导电层；在第二透明导电层上沉积的第二反射层结构，并蚀刻图形，覆盖暴露的第一透明导电层，并形成网格状的图形。 

进一步，在第二透明导电层和第二反射层上沉积的金属电极层，该金属电极层与网格状的透明导电层形成欧姆接触；在金属电极层上制作粘结层并键合到支撑层上。 

进一步，去除第一半导体层上的衬底，并在第一半导体层上制作电极结构。 

其中，反射层可以是低折射率材料组成的透明介质、或高低折射率交替的布拉格反射层、或金属反射层、或前三者的组合。 

其中，低折射率的透明介质层，其厚度为1-10个发光二极管出射光的波长，其材质优先选择SiO2。 

其中，金属反射层，可以是单层金属膜或多层金属膜系组合，反光金属层优选为铝或银。 

其中，上述三种反射层组合，可以是先沉积低折射率的透明介质，然后沉积布拉格反射层，最后沉积金属反射层。或者，可以是先沉积低折射率的透明介质，然后沉积金属反射层。或者，可以先沉积布拉格反射层，然后沉积金属 反射层。 

实施例2 

在本发明的实施例2中，提供一种半导体发光结构的制造方法，其中，如图2A-2E所示，该方法如下描述。 

如图2A所示，在衬底上一次形成缓冲层、n型半导体层、有源区发光层和p型半导体层。 

如图2B所示，在p型半导体层上形成第一透明导电层。 

如图2C所示，在第一透明导电层上形成第一反射层，并将第一反射层蚀刻成网状结构，该网状形状进一步如图3所示。 

如图2D所示，在网状结构的第一反射层和暴露的第一透明导电层上沉积形成第二透明导电层。 

如图2E所示，在第二透明导电层上形成第二反射层，将第二反射层蚀刻成一定的图形，且使图形覆盖第一透明导电层没有被第一反射层覆盖的部分。 

在暴露的第二透明导电层和第二反射层上沉积形成金属电极层，与透明导电层形成欧姆接触。 

最后在电极层上沉积金属粘结层，并粘结到导电支撑层上，如硅材料或CuW合金上。可以采用剥离的方法，去除蓝宝石衬底层，并在n型半导体层上制作金属电极结构。如此则形成具有垂直结构的免吸光的倒装发光二极管结构。 

实施例3 

在本发明的实施例3中，提供另一种半导体发光结构的制造方法，其中，部分示图可参考图2A-图2E，该方法如下描述。 

如图2A所示，在衬底上一次形成缓冲层、n型半导体层、有源区发光层和p型半导体层。 

如图2B所示，在p型半导体层上形成第一透明导电层。 

如图2C所示，在第一透明导电层上形成第一反射层，并将第一反射层蚀刻 成网状结构。 

如图2D所示，在网状结构的第一反射层和暴露的第一透明导电层上沉积形成第二透明导电层。 

如图2E所示，在第二透明导电层上形成第二反射层，将第二反射层蚀刻成一定的图形，且使图形覆盖第一透明导电层没有被第一反射层覆盖的部分。 

然后，在该结构上蚀刻出部分n型层，在暴露的第二透明导电层和第二反射层，以及蚀刻出来的n型层上沉积形成金属电极层，并与透明导电层和n型层形成欧姆接触。 

将芯片反过来粘结到支架上，构成倒装结构。可以采用极光剥离去除蓝宝石衬底层，也可以不去除蓝宝石衬底。 

最后应说明的是，以上实施例仅用以描述本发明的技术方案而不是对本技术方法进行限制，本发明在应用上可以延伸为其他的修改、变化、应用和实施例，并且因此认为所有这样的修改、变化、应用、实施例都在本发明的精神和教导范围内。 

Claims (12)

1.一种半导体发光结构，包括：

第一半导体层、有源区发光层和第二半导体层；

沉积于第二半导体层上的第一透明导电层；

沉积于第一透明导电层上的第一反射层，该第一反射层部分蚀刻，暴露部分第一透明导电层；

沉积于第一透明导电层和和第一反射层上的第二透明导电层；

沉积于第二透明导电层上的第二反射层结构，第二反射层蚀刻的图形对应覆盖暴露的第一透明导电层；

沉积于第二透明导电层和第二反射层上的金属电极层，该金属电极层与透明导电层形成欧姆接触；

位于金属电极层上的粘结层将该半导体发光结构键合到支撑层上；

位于第一半导体层上的电极结构。

2.根据权利要求1所述的半导体发光结构，其中，所述第一反射层或者第二反射层是低折射率材料的透明介质、高低折射率交替的布拉格反射层或金属反射层，或是该三者的任意组合。

3.根据权利要求1所述的半导体发光结构，其中，第一半导体层为n型半导体层，第二半导体层为p型半导体层。

4.根据权利要求2所述的半导体发光结构，其中，所述的低折射率的透明介质层，其厚度为1-10个发光二极管出射光的波长，其材质优先为SiO₂；

所述金属反射层是单层金属膜或多层金属膜系组合，反光金属优选为铝或银；

所述高低折射率交替分布的布拉格反射层，材质为TiO₂和SiO₂。

5.根据权利要求2所述的半导体发光结构，其中，所述三种反射层组合，包括：沉积于底部的低折射率的透明介质，其上为布拉格反射层，最上为金属反射层；或者沉积底部的低折射率的透明介质，其上为沉积的金属反射层。

6.根据权利要求1所述的半导体发光结构，其中，第一反射层蚀刻成网状、条状或无规则状图形。

7.一种半导体发光结构的制造方法，包括：

步骤1、在衬底上一次形成缓冲层、n型半导体层、有源区发光层和p型半导体层；

步骤2、在p型半导体层上形成第一透明导电层，然后形成第一反射层，并将第一反射层蚀刻去除部分，露出部分第一透明导电层；

步骤3、在第一反射层和暴露的第一透明导电层上沉积形成第二透明导电层，在第二透明导电层上形成第二反射层，将第二反射层蚀刻的图形覆盖第一透明导电层上没有被第一反射层覆盖的部分；

步骤4、在第二透明导电层和第二反射层上沉积形成金属电极层，与透明导电层形成欧姆接触；

步骤5、在金属电极层上沉积金属粘结层，并粘结到导电支撑层上，剥离衬底层，在n型半导体层上制作金属电极结构。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第一反射层和第二反射层是低折射率材料的透明介质、高低折射率交替的布拉格反射层或金属反射层，或是该三者的任意组合。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述的低折射率的透明介质层，其厚度为1-10个发光二极管出射光的波长，其材质优先为SiO₂；

所述金属反射层是单层金属膜或多层金属膜系组合，反光金属优选为铝或银；

所述的高低折射率交替分布的布拉格反射层，材质为TiO₂和SiO₂；

所述三种反射层组合，包括：沉积底部的低折射率的透明介质，其上沉积的布拉格反射层，最上沉积的金属反射层；或者，沉积底部的低折射率的透明介质，其上沉积的金属反射层；或者，沉积底部的低折射率的透明介质，其上沉积高低折射率分布的布拉格反射层。

10.一种半导体发光结构的制造方法，包括：

步骤1、在衬底上一次形成缓冲层、n型半导体层、有源区发光层和p型半导体层；

步骤2、在p型半导体层上形成第一透明导电层，然后形成第一反射层，并将第一反射层蚀刻去除部分，露出部分第一透明导电层；

步骤3、在第一反射层和第一透明导电层上沉积形成第二透明导电层，在第二透明导电层上形成第二反射层，将第二反射层蚀刻的图形覆盖第一透明导电层没有被第一反射层覆盖的部分；

步骤4、蚀刻出部分n型层，在暴露的第二透明导电层、第二反射层以及蚀刻出来的n型层上沉积金属电极层，将金属电极层与透明导电层和n型半导体层形成欧姆接触；

步骤5、将上述结构反转粘结到支架上，构成倒装结构。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第一反射层和第二反射层是低折射率材料的透明介质、高低折射率交替的布拉格反射层或金属反射层，或是该三者的任意组合。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述的低折射率的透明介质层，其厚度为1-10个发光二极管出射光的波长，其材质优先为SiO₂；

所述金属反射层是单层金属膜或多层金属膜系组合，反光金属优选为铝或银；

所述的高低折射率交替分布的布拉格反射层，其材质优选为TiO₂和SiO₂；

所述三种反射层组合，包括：沉积底部的低折射率的透明介质，其上沉积的布拉格反射层，最上沉积的金属反射层；或者，沉积底部的低折射率的透明介质，其上沉积的金属反射层；或者，沉积底部的低折射率的透明介质，其上沉积高低折射率分布的布拉格反射层。

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