一种发光二极管的衬底剥离结构、制作方法及剥离方法与流程

本发明涉及发光二极管技术领域，尤其是指一种发光二极管的衬底剥离结构、制作方法及剥离方法。

背景技术：

在生长蓝绿发光二极管时，一般采用蓝宝石作为临时衬底，采用蓝宝石临时衬底剥离技术。蓝宝石临时衬底剥离技术可以使得衬底重复利用，也可以使得剥离的外延结构用于制作垂直结构的发光二极管，垂直结构的发光二极管明显地改善发光二极管的热传导效果。因此，蓝宝石剥离技术是改善发光二极管光衰，提高发光二极管使用寿命的关键技术。

然而，现有技术中，发光二极管的外延结构直接生长在蓝宝石临时衬底上，在剥离蓝宝石临时衬底时，容易损坏蓝宝石临时衬底而无法重复利用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种发光二极管的衬底剥离结构、制作方法及剥离方法，以使衬底剥离不被损坏，获得较高的剥离良率。

为达成上述目的，本发明的解决方案为：

一种发光二极管的衬底剥离结构，在临时衬底表面形成SiO₂图形层，在SiO₂图形层上形成倒梯形孔洞，倒梯形孔洞贯穿至临时衬底的表面而裸露临时衬底；在SiO₂图形层上、倒梯形孔洞侧壁及裸露的临时衬底上蒸镀AlN缓冲层；在AlN缓冲层上外延发光二极管的外延结构。

进一步，在外延结构表面形成金属反射镜，金属反射镜键合在Si基板上。

进一步，SiO₂图形层的厚度为1-2.5um。

进一步，外延结构包括第一型导电层、有源区、电子阻挡层、第二型导电层和欧姆接触层，第一型导电层形成在AlN缓冲层上，有源区形成在第一型导电层上，电子阻挡层形成在有源区，第二型导电层形成在电子阻挡层上，欧姆接触层形成在第二型导电层上；临时衬底为Al₂O₃、SiC、Si、GaN、AlN中的一种。

一种发光二极管的衬底剥离结构的制作方法，包括以下步骤：

一，在临时衬底上蒸镀SiO₂图形层，通过ICP蚀刻在SiO₂图形层上蚀刻形成倒梯形孔洞，倒梯形孔洞贯穿至临时衬底的表面；

二，采用磁控溅射PVD在SiO₂图形层上、倒梯形孔洞侧壁及裸露的临时衬底上蒸镀AlN缓冲层；

三，采用MOCVD在AlN缓冲层上外延发光二极管的外延结构。

进一步，在外延结构表面形成金属反射镜，金属反射镜键合在Si基板上。

进一步，SiO₂图形层的厚度为1-2.5um。

进一步，外延结构包括第一型导电层、有源区、电子阻挡层、第二型导电层和欧姆接触层，第一型导电层形成在AlN缓冲层上，有源区形成在第一型导电层上，电子阻挡层形成在有源区，第二型导电层形成在电子阻挡层上，欧姆接触层形成在第二型导电层上；临时衬底为Al₂O₃、SiC、Si、GaN、AlN中的一种。

一种发光二极管的衬底剥离方法，包括以下步骤：

一，在临时衬底上蒸镀SiO₂图形层，通过ICP蚀刻在SiO₂图形层上蚀刻形成倒梯形孔洞，倒梯形孔洞贯穿至临时衬底的表面；

二，采用磁控溅射PVD在SiO₂图形层上、倒梯形孔洞侧壁及裸露的临时衬底上蒸镀AlN缓冲层；

三，采用MOCVD在AlN缓冲层上外延发光二极管的外延结构；

四，在外延结构表面制作金属反射镜，将金属反射镜键合在Si基板上；

五，通过湿法腐蚀溶液腐蚀临时衬底与外延结构之间的SiO₂图形层，剥离掉临时衬底；

六，采用ICP蚀刻掉AlN缓冲层，裸露出外延结构，在外延结构表面制作第一电极，在Si基板背面制作第二电极。

进一步，SiO₂图形层的厚度为1-2.5um。

进一步，外延结构包括第一型导电层、有源区、电子阻挡层、第二型导电层和欧姆接触层，第一型导电层形成在AlN缓冲层上，有源区形成在第一型导电层上，电子阻挡层形成在有源区，第二型导电层形成在电子阻挡层上，欧姆接触层形成在第二型导电层上；临时衬底为Al₂O₃、SiC、Si、GaN、AlN中的一种。

采用上述方案后，本发明在临时衬底表面形成SiO₂图形层，在SiO₂图形层上形成倒梯形孔洞，在SiO₂图形层上蒸镀AlN缓冲层，AlN缓冲层上形成外延结构。

SiO₂图形层上形成倒梯形孔洞使得SiO₂图形层仍为连续的SiO₂材料层，实现后续采用湿法腐蚀去除SiO₂图形层，进而实现剥离，剥离速率快，且剥离的成品率高，不会损坏临时衬底。

在形成倒梯形孔洞的SiO₂图形层上蒸镀AlN缓冲层，在SiO₂图形层表面以及倒梯形孔洞侧壁和底部形成AlN缓冲层，有效保护SiO₂图形层在后续外延生长过程的升温变化而避免SiO₂图形层的倒梯形孔洞被破坏，避免后续外延生长过程底层愈合不同，形成不连续的外延材料，导致发光二极管内量子效率严重下降。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明在临时衬底表面形成SiO₂图形层示意图；

图3是本发明在SiO₂图形层上制作倒梯形孔洞示意图；

图4是本发明在SiO₂图形层表面形成AlN缓冲层示意图；

图5是本发明在AlN缓冲层上生长外延层示意图。

标号说明

临时衬底1 SiO₂图形层2

倒梯形孔洞21 AlN缓冲层3

外延结构4 第一型导电层41

有源区42 电子阻挡层4

第二型导电层44 欧姆接触层45

Si基板6 键合层7。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明做详细描述。

请参阅图1至图5所述，本发明揭示的一种发光二极管的衬底剥离结构，在临时衬底1表面形成SiO₂图形层2，在SiO₂图形层2上形成倒梯形孔洞21，倒梯形孔洞21贯穿至临时衬底1的表面而裸露临时衬底；在SiO₂图形层2上、倒梯形孔洞21侧壁及裸露的临时衬底1上蒸镀AlN缓冲层3；在AlN缓冲层3上外延发光二极管的外延结构4。SiO₂图形层2的厚度优选为1-2.5um。临时衬底1为Al₂O₃、SiC、Si、GaN、AlN中的一种。

本实施例中，外延结构4包括第一型导电层41、有源区42、电子阻挡层43、第二型导电层44和欧姆接触层45，第一型导电层41形成在AlN缓冲层3上，有源区42形成在第一型导电层41上，电子阻挡层43形成在有源区42，第二型导电层44形成在电子阻挡层43上，欧姆接触层45形成在第二型导电层44上。

在外延结构4表面形成金属反射镜5，金属反射镜5键合在Si基板6上，在金属反射镜5与Si基板6之间形成键合层7。

本发明还揭示所述发光二极管的衬底剥离结构的制作方法，包括以下步骤：

一，如图2及图3所示，在临时衬底1上蒸镀SiO₂图形层2，通过ICP蚀刻在SiO₂图形层2上蚀刻形成倒梯形孔洞21，倒梯形孔洞21贯穿至临时衬底1的表面。

二，如图4所示，采用磁控溅射PVD在SiO₂图形层2上、倒梯形孔洞21侧壁及裸露的临时衬底1上蒸镀AlN缓冲层3。

三，采用MOCVD在AlN缓冲层3上外延发光二极管的外延结构4，本实施例中，外延结构4包括第一型导电层41、有源区42、电子阻挡层43、第二型导电层44和欧姆接触层45，第一型导电层41形成在AlN缓冲层3上，有源区42形成在第一型导电层41上，电子阻挡层43形成在有源区42，第二型导电层44形成在电子阻挡层43上，欧姆接触层45形成在第二型导电层44上。

在外延结构4表面形成金属反射镜5，金属反射镜5键合在Si基板6上，在金属反射镜5与Si基板6之间形成键合层7。

本发明还揭示一种发光二极管的衬底剥离方法，包括以下步骤：

一，如图2及图3所示，在临时衬底1上蒸镀SiO₂图形层2，通过ICP蚀刻在SiO₂图形层2上蚀刻形成倒梯形孔洞21，倒梯形孔洞21贯穿至临时衬底1的表面。

二，如图4所示，采用磁控溅射PVD在SiO₂图形层2上、倒梯形孔洞21侧壁及裸露的临时衬底1上蒸镀AlN缓冲层3。

三，如图5所示，采用MOCVD在AlN缓冲层3上外延发光二极管的外延结构4，本实施例中，外延结构4包括第一型导电层41、有源区42、电子阻挡层43、第二型导电层44和欧姆接触层45，第一型导电层41形成在AlN缓冲层3上，有源区42形成在第一型导电层41上，电子阻挡层43形成在有源区42，第二型导电层44形成在电子阻挡层43上，欧姆接触层45形成在第二型导电层44上。

四，在外延结构4表面形成金属反射镜5，金属反射镜5键合在Si基板6上，在金属反射镜5与Si基板6之间形成键合层7。

五，通过湿法腐蚀溶液腐蚀临时衬底1与外延结构4之间的SiO₂图形层2，剥离掉临时衬底1。

六，采用ICP蚀刻掉AlN缓冲层3，裸露出外延结构4，在第一型导电层41表面制作第一电极，在Si基板6背面制作第二电极。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。