CN101908594A - 一种反极性AlGaInP红光LED芯片电流扩展的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种反极性AlGaInP红光LED芯片电流扩展的制作方法，包括以下步骤：在AlGaInP红光LED外延片的P面蒸镀的金属层上光刻出圆形图案，将这些圆形图案以外的金属层去掉，形成一个个金属小圆柱；使P面的外延层与金属层形成欧姆接触；在整个P面上淀积介质膜；在介质膜上用光刻的方法套刻圆形图案，腐蚀掉每个圆形图案上的介质膜，形成电流窗口；在介质膜和电流窗口上蒸发金属，形成一个莲蓬式的电流扩展层；采用常规晶片粘接工艺，将GaAs衬底置换为Si或SiC衬底。本发明以多孔结构组成莲蓬式的电流扩展，使电流得到了很好的扩展，大大提高了LED的发光效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种反极性AlGaInP红光LED芯片电流扩展的制作方法，属半导体光电子加工技术领域。
背景技术
高亮度AlGaInP四元LED具有寿命长、稳定性好、节能环保等优点，广泛应用于户内外显示屏、城市亮化、交通信号灯、汽车用灯、液晶显示背光源等领域。
现有常规AlGaInP四元LED芯片采用GaAs基底，其芯片的结构如图1所示，包括外延层5和GaAs基底3，外延层5的顶面设有金属电极1，GaAs基底3的底面设有金属电极4，外延层5主要包括发光层2。这种LED结构简单，制作方便，但是电流的扩展能力不好，如图2所示，芯片边缘电流少，造成亮度较低。
常规的红色LED芯片为了使电流能尽量扩展到管芯边缘区域，增加外延层厚度是一个有效的办法，但过厚的外延层将过多地增加材料的成本。最佳方案是生长一定厚度(8～10μm)后，在P面上做上带有电流扩展臂的电极图形，来实现电流扩展。由于电极金属是非透明的，图形大会增加挡光面积，影响出光量，从而影响亮度，图形过小又影响封装工艺中P电极上引线的键合。
目前粘合技术发展迅速，成为众多人研究的对象，其中如何做好电流扩展是技术中的关键之一，也是影响LED光效和亮度的重要因素。
发明内容
本发明针对现有LED芯片制作工艺中电流扩展能力不好的问题，提供一种能够得到很好电流扩展、提高LED发光效率的反极性AlGaInP红光LED芯片电流扩展的制作方法。
本发明的反极性AlGaInP红光LED芯片电流扩展的制作方法，包括以下步骤：
(1)按常规方法在制备好的AlGaInP红光LED外延片的P面蒸镀金属层，如AuZn、AuBe等。
(2)在P面蒸镀的金属层上光刻出一个个直径为20um-30um的圆形图案，所有图形图案占整个外延片P面面积的40-50％，将这些圆形图案以外的金属层去掉，形成一个个金属小圆柱；
(3)使用高温扩散炉，在氮气流量5L/min的条件下，在450℃退火5分钟，使P面的外延层与金属层形成欧姆接触；
(4)采用PECVD工艺在整个P面上淀积介质膜，如SiO2、Si3N4等；
(5)在介质膜上用光刻的方法套刻圆形图案，腐蚀掉每个圆形图案上的介质膜，形成电流窗口；
(6)在介质膜和电流窗口上蒸发金属，厚度
如Ag、Al、Ni、Au等，形成一个莲蓬式的电流扩展层；
(7)采用常规晶片粘接工艺，将GaAs衬底置换为Si或SiC衬底；
(8)按常规工艺完成芯片的其它工艺步骤。
本发明采用介质膜做透光层，并以多孔结构组成莲蓬式的电流扩展，电流从上到下有一束突变为多束，既得到良好的电流扩展功能，又不影响出光面积。经实验用此方法制作的反极性红光LED，电流扩展效果显著，亮度大幅度增加，比普通DBR结构LED亮度增加3倍以上，且工艺简单，易操作，工艺稳定性和成熟性高，适合批量生产。
附图说明
图1是常规四元LED结构示意图。
图2是常规四元LED结构的电流示意图。
图3是采用本发明制作电流通道示意图。
图4是采用本发明制作电流窗口示意图。
图5是采用本发明制作反极性LED结构示意图。
图6是采用本发明制作反极性LED结构电流示意图。
其中：1、金属电极，2、发光层，3、GaAs衬底，4、金属电极，5、外延层，6、Si或SiC衬底，7、金属小圆柱，8、介质膜，9、金属，10、电流窗口。
具体实施方式
本发明的反极性AlGaInP红光LED芯片电流扩展的制作方法，是在反极性红光LED芯片制作中设计了一种多孔莲蓬式结构，是以多孔莲蓬式结构电流扩展，主要采用SiO2或其他介质膜做透光层；具体步骤如下：
(1)按常规方法在制备好的AlGaInP红光LED外延片的P面蒸镀金属层，如AuZn、AuBe等。
(2)在P面蒸镀的金属层上光刻出直径20um-30um的一个个圆形图案，各个圆形图案互不相连，所有圆形图案的面积占整个外延片P面面积的40-50％，将这些圆形图案以外的金属层去掉，形成一个个金属小圆柱7，如图3所示。
(3)使用高温扩散炉，在氮气流量5L/min的条件下，在450℃退火5分钟，使P面的外延层与金属层形成欧姆接触；
(4)采用PECVD工艺(等离子体化学气相沉积法)在整个P面上淀积介质膜8，如SiO2、Si3N4等；
(5)在介质膜上用光刻的方法套刻圆形图案，腐蚀掉每个圆形图案上的介质膜，形成如图4所示的电流窗口10；
(6)在介质膜8和电流窗口10上蒸发金属9，厚度
如Ag、Al、Ni、Au等，形成一个莲蓬式的电流扩展层，参见图5；
(7)采用常规晶片粘接工艺，将图1所示的GaAs衬底3置换为图5所示的Si或SiC衬底6。
(8)按常规工艺完成芯片的其它工艺步骤。
最终得到如图5所示的芯片结构。当电流从P面金属电极4注入时，电流经过多个电流窗口10注入外延层5，使电流能够均匀的流经芯片的每一个区域，电流窗口10之间的介质膜使有效反射面积增大，电流的扩展功能如图6所示，电流从上到下有一束突变为多束。
经试验用此方法制作反极性红光LED电流扩展，效果显著，亮度大幅度增加，比普通DBR结构LED亮度增加3倍以上。且工艺简单，易操作，工艺稳定性和成熟性高，适合批量生产。
参数对比结果如下：
普通DBR(布拉格)结构的红光LED，芯片大小为12mil，测试电流20mA，其亮度最大值在150mcd以下。用本发明的方法制作的红光LED芯片，芯片大小同样为12mil，测试电流20mA，最大亮度超过500mcd。
Claims (1)
1.一种反极性AlGaInP红光LED芯片电流扩展的制作方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)按常规方法在制备好的AlGaInP红光LED外延片的P面蒸镀金属层；
(2)在P面蒸镀的金属层上光刻出一个个直径为20um-30um的圆形图案，所有图形图案占整个外延片P面面积的40-50％，将这些圆形图案以外的金属层去掉，形成一个个金属小圆柱；
(3)使用高温扩散炉，在氮气流量5L/min的条件下，在450℃退火5分钟，使P面的外延层与金属层形成欧姆接触；
(4)采用PECVD工艺在整个P面上淀积介质膜；
(5)在介质膜上用光刻的方法套刻圆形图案，腐蚀掉每个圆形图案上的介质膜，形成电流窗口；
(6)在介质膜和电流窗口上蒸发金属，厚度
形成一个莲蓬式的电流扩展层；
(7)采用常规晶片粘接工艺，将GaAs衬底置换为Si或SiC衬底；
(8)按常规工艺完成芯片的其它工艺步骤。
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