[发明专利]一种衬底可重复利用的外延结构制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管技术领域，特别是指一种衬底可重复利用的外延结构制作方法。

背景技术

发光二极管（LED）具有低功耗、尺寸小和可靠性高等优点，作为主要光源得到较快发展，特别近年来发光二极管的利用领域迅速扩展，在发光二极管应用领域中，要求发光二极管的亮度提高，且成本较低。

现有技术中，采用倒置结构发光二极管的芯片制作工艺可以获得较高发光强度，但该结构的工艺制作成本高，目前降低倒置结构芯片的成本主要通过降低原材料价格和提高成品率等方法实现。降低原材料价格方法降低制作成本较有限，而原材料可重复利用的发光二极管制作方法，不仅可以降低成本，且较为环保。

现有技术中，由于现有的剥离技术剥离的速度较慢且剥离后保持外延发光结构的完整性的成功率较低，所以倒置结构发光二极管的衬底一般采用腐蚀或研磨去除，浪费了外延衬底且加重了制作过程对环境的污染。为解决所述问题，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种衬底可重复利用的大功率发光二极管外延结构制作方法，以增加腐蚀剥离衬底的速度及提高剥离后保持外延发光结构完整性的成功率，降低剥离工艺而导致外延层破损问题，从而获得可以重复利用衬底，节约发光二极管的生产成本。

为达成上述目的，本发明的解决方案为：

一种衬底可重复利用的大功率发光二极管外延结构制作方法，包括以下步骤：

一、在外延衬底表面由下至上依次形成缓冲层、衬底保护层、外延剥离层、外延保护层及外延发光结构。

二、对外延剥离层进行氧化，形成氧化剥离层。通过使用石英管炉在通氮气保护，石英管在220-380℃的温度条件下，通入水蒸汽进入石英管，直至形成氧化剥离成。

三，在外延发光结构的第二型电流扩展层上蒸镀金属反射层；将金属反射层与基板键合在一起。

四、将基板粘黏在腐蚀装置的托片平台，托片平台带旋转功能，采用强碱溶液在托盘旋转的条件下腐蚀氧化剥离层，直至外延发光结构与外延衬底剥离，得到可重复利用的外延衬底。由于衬底保护层和与氧化剥离层接触的外延保护层采用(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P三五族化合物，所以不会被强碱腐蚀，有效保护外延衬底及外延发光结构。

进一步，托片平台的转动速度设置范围6转/分-120转/分；托盘的转速在初始设定范围70-120转/分，腐蚀过程托片平台的转动速度逐渐降低，至腐蚀后期托片平台的转动速度的设定范围20-6转/分，直至外延发光结构与外延衬底剥离。

 

进一步，外延发光结构由依次设置在外延保护层上的第一型电流扩展层、第一型限制层、有源层、第二型限制层及第二型电流扩展层构成， 步骤三之后还包括：在外延衬底、基板背面形成保护胶；腐蚀氧化剥离层至外延发光结构与外延衬底剥离后，去除外延衬底、基板背面保护胶。

步骤四之后还包括：采用湿法腐蚀去除外延保护层；在第一型电流扩展层上表面设置第一电极，在基板的下表面设置第二电极，切割分裂成芯粒，得到发光二极管。

一种衬底可重复利用的大功率发光二极管外延结构，包括外延衬底、衬底保护层、外延剥离层、外延保护层、金属反射层及外延发光结构；在外延衬底与外延发光结构之间设置外延剥离层，外延剥离层与外延发光结构之间设置外延保护层，外延剥离层与外延衬底之间设置衬底保护层；在外延发光结构上设置金属反射层，在金属反射层上设置基板。

进一步，外延剥离层的构成材料包括AlAs。

进一步，外延剥离层经氧化工艺后形成氧化剥离层；氧化剥离层的构成材料包括AlAs与氧化铝的混合物及其化合物。

进一步，氧化剥离层的厚度为30-100nm。

进一步，外延剥离层的厚度为30-100nm。 

进一步，外延保护层为由第一外延保护层与第二外延保护层构成的双层结构。

进一步，第一外延保护层的构成材料包括 (Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P,0≤x≤1；第二外延保护层的构成材料包括Al_yGa_1-yAs,0≤y≤0.5。

进一步，衬底保护层的构成材料包括 (Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P,0≤x≤0.5。