[发明专利]一种透明衬底的四元发光二极管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管技术领域，尤其涉及一种透明衬底的四元发光二极管及其制备方法。

背景技术

发光二极管(英文为Light Emitting Diode，简称LED)是一种半导体发光器件，被广泛用于指示灯、显示屏等。白光LED是继白炽灯和日光灯之后的第三代电光源，已成为世界各地光源和灯具研究机构竞相开发、努力获取的目标，是未来照明领域的明星行业。

自从金属有机化学外延生长技术成功开发后，铝镓铟磷(AlGaInP)系材料发展迅速被用来制作高功率高亮度红光及黄光LED。虽然现在AlGaInP系材料制造的红光LED已经商业化生产，以四元合金材料作为多量子阱有源区的LED具有极高的内量子效率。然而，由于受材料本身和衬底的局限，传统AlGaInP-LED的外量子效率极低。造成传统AlGaInP-LED出光效率不佳的重要原因，衬底GaAs是吸光材料，导致有源层(MQW)往衬底方向辐射之出光量皆被GaAs衬底大量吸收，即使目前业界开发出具金属全方位反射(ODR)搭配衬底转移技术取代传统GaAs衬底，辐射光量反射至有源层后仍然会造成固定比例的损失。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种透明衬底的四元发光二极管及其制备方法，增加LED芯片的出光率，避免了传统AlGaInP-LED由于受材料本身和衬底的局限，导致外量子效率极低等问题。

为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是：一种透明衬底的四元发光二极管，包括AlGaInP-LED外延片，将所述AlGaInP-LED外延片的GaP层的表面进行粗化并将其作为键合面，在键合面上镀薄膜，然后将薄膜与透明衬底进行键合，最后去除GaAs衬底。

优选的，所述薄膜为氧化硅层、氮化硅层、三氧化二铝层、氯化镁层中的一种或两种以上组合，优选为以电子束蒸镀薄膜材料，并可依照其薄膜材料折数系数设计排列增益出光率。

优选的，所述透明衬底为蓝宝石、氮化铝或玻璃。

一种制备如上所述的透明衬底的四元发光二极管的方法，包括如下步骤，

1)、将AlGaInP-LED外延片的GaP层的表面进行粗化，并将其作为键合面，然后在键合面上镀薄膜；

2)、对步骤1)中的键合面上的薄膜层的表面进行平坦化作业，薄膜表面的平坦度粗糙值要求至Ra<1nm，得到平坦化的LED片；其中平坦化作业时，用化学机械研磨制程，对应不同的薄膜材料可以使用不同的抛光液、抛光垫，设计平坦化完成后薄膜表面有极佳的平坦度。其中化学机械研磨制程是将芯片的上蜡压着方式黏着于小磨盘，将欲抛光面朝上，接着使用创技(speedfam)研磨机，轴承吸附磨盘，将大磨盘盘面贴上抛光垫，抛光液以30cc/min的滴速布满整个盘面，接着大磨盘以30rpm转速研磨抛光至少15min，可达成所要求的平坦度。

3)、准备欲键合的透明衬底，将步骤2)得到的平坦化的LED片与透明衬底清洗干净后，放置于活化剂中，并搅拌5～10分钟，然后取出活化完成后的LED片与透明衬底；

4)、将步骤3)中的活化完成后的LED片与透明衬底进行键结，再经过高温高压进行键合，得到键合后的半成品；

5)、去除步骤4)中的半成品中的GaAs衬底，即完成LED片转换成透明衬底，得到具有透明衬底的LED片；

优选的，还包括步骤6)，将步骤5)得到具有透明衬底的LED片上的待切割道的走道区域上的外延层进行蚀刻，蚀刻深度至少为外延层厚度的1/2。

优选的，步骤1)中，将AlGaInP-LED外延片的GaP层的表面通过如下步骤进行粗化：

a)、将至少10g I₂碘粉加入到1600ml CH₃COOH中，然后进行搅拌，待均匀后加热至40～45℃；

b)、待步骤a)中的溶液持温稳定后,加入HF、HNO₃和CH₃COOH的混合液，其中各物质的体积比3：2：4，控温至35～40℃；且此步骤中的CH₃COOH与步骤(a)中CH₃COOH的体积比为1：5；

c)、将AlGaInP-LED外延片置入步骤b)中配置完成的溶剂中，粗化时间1～2min。

优选的，步骤3)中，活化剂为具有过氧化氢化合物的溶剂，优选的，活化剂为NH₄OH与H₂O₂在室温下调配的溶剂，其体积比为1：1。