CN101937956A - 氮化镓基垂直结构发光二极管桥联电极制备方法 - Google Patents

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郭恩卿
刘志强
汪炼成
伊晓燕
王莉
王国宏
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Abstract

一种氮化镓基垂直结构发光二极管芯片桥联电极制备方法，包括：取一具有蓝宝石衬底的氮化镓LED外延片，将该具有蓝宝石衬底的氮化镓LED外延片上的外延层的四周刻蚀，形成第一台面；在第一台面上的外延层的四周制作侧壁绝缘薄膜，该侧壁绝缘薄膜并覆盖外延层上表面的四周；在外延层及侧壁绝缘薄膜的上面制作P电极；然后用键合或电镀的方式，在P电极的上表面制作转移衬底；采用激光剥离去除外延片中的蓝宝石衬底，形成第二台面；在第二台面上制作绝缘薄膜，该绝缘薄膜覆盖外延层的四周及其侧壁绝缘薄膜的上表面；在第二台面的外延层的部分表面及部分绝缘薄膜的上表面，制作N电极，该N电极的焊盘在外延层以外的区域，完成发光二极管芯片桥联电极的制备。

Description

氮化镓基垂直结构发光二极管桥联电极制备方法
技术领域
本发明属于半导体技术领域，特别是指一种氮化镓基垂直结构发光二极管桥联电极制备方法。
背景技术
GaN基LED的器件结构，主要经历了正装结构、倒装结构，以及目前广为国际上重视的垂直结构三个主要阶段。本质上讲，前两种器件结构——倒装结构、正装结构均没有摆脱蓝宝石衬底对器件结构设计的束缚。2004年开始，垂直结构得到了人们的广泛关注，垂直结构通过热压键合、激光剥离(LLO)等工艺，将GaN外延结构从蓝宝石转移到Cu、Si等具有良好电、热传导特性的衬底材料上，器件电极上下垂直分布，从而彻底解决了正装、倒装结构GaN基LED器件中因为电极平面分布、电流侧向注入导致的诸如散热，电流分布不均匀、可靠性等一系列问题。因此，垂直结构也被称为是继正装、倒装之后的第三代GaN基LED器件结构，很有可能取代现有的器件结构而成为GaN基LED技术主流。
垂直结构LED的发光效率是最重要的一个技术指标，进一步提高其发光效率是LED走向通用照明领域的必经之路，也是目前面临的一个最大的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种氮化镓基垂直结构发光二极管桥联电极制备方法，该方法是通过将N电极的焊盘制作于芯片台面之外，大大减小了N电极的遮光面积，从而提高了LED的发光效率。
本发明提供一种氮化镓基垂直结构发光二极管芯片桥联电极制备方法，包括：
步骤1：取一具有蓝宝石衬底的氮化镓LED外延片，将该具有蓝宝石衬底的氮化镓LED外延片上的外延层的四周刻蚀，形成第一台面；
步骤2：在第一台面上的外延层的四周制作侧壁绝缘薄膜，该侧壁绝缘薄膜并覆盖外延层上表面的四周；
步骤3：在外延层及侧壁绝缘薄膜的上面制作P电极；
步骤4：然后用键合或电镀的方式，在P电极的上表面制作转移衬底；
步骤5：采用激光剥离去除外延片中的蓝宝石衬底，形成第二台面；
步骤6：在第二台面上制作绝缘薄膜，该绝缘薄膜覆盖外延层的四周及其侧壁绝缘薄膜的上表面；
步骤7：在第二台面的外延层的部分表面及部分绝缘薄膜的上表面，制作N电极，该N电极的焊盘在外延层以外的区域，完成发光二极管芯片桥联电极的制备。
其中的P电极的材料是镍、银、铂、钯、金或ITO或及其组合。
其中的转移衬底的材料是铜、铜-钨合金、镍或硅，该转移衬底的厚度为80um至1000um。
其中侧壁绝缘薄膜的材料为氧化硅或氮化硅或绝缘的聚合物。
其中绝缘薄膜的材料为氧化硅或氮化硅或绝缘的聚合物。
其中N电极的材料为Ti、Al、Cr、ITO、Pd或Au或及其组合，该N电极的图形面积占芯片台面总面积的1％至30％。
其中N电极的焊盘是N电极的一部分，形状为圆形或方形，该N电极的焊盘的面积为0.005至0.02mm2，用于通过金丝焊接来连接芯片与外电路。
附图说明
为使审查员能进一步了解本发明的结构、特征及其目的，以下结合附图及较佳具体实施例的详细说明如后，其中：
图1是本发明的蓝宝石衬底上的芯片台面示意图。
图2是本发明的芯片台面在制作完P电极和转移衬底后的示意图。
图3是做完激光剥离、绝缘薄膜后的芯片截面示意图。
图4是做完激光剥离、绝缘薄膜后的芯片上表面示意图。
图5是制作N电极后的芯片截面示意图。
图6是制作N电极后的芯片俯视示意图。
具体实施方式
本发明关键在于将N电极的焊盘制作在芯片台面之外。先在台面之外的区域沉积绝缘薄膜，这样绝缘薄膜之上N电极焊盘就不会与P电极之间发生短路。焊盘不再遮挡从芯片内发出的光，从而提高了LED的发光效率。
请参阅图1至图6所示，本发明提供一种氮化镓基垂直结构发光二极管芯片桥联电极制备方法，包括：
步骤1：取一具有蓝宝石衬底10的氮化镓LED外延片100，将该具有蓝宝石衬底的氮化镓LED外延片100上的外延层20的四周刻蚀，形成第一台面101(图1中)，第一台面101可以是任意大小，任意形状；
步骤2：通过介质膜沉积、光刻和腐蚀工艺，在第一台面101上的外延层20的四周制作侧壁绝缘薄膜30，该侧壁绝缘薄膜30并覆盖外延层20上表面的四周；该侧壁绝缘薄膜30包括氧化硅，氮化硅等介质膜以及绝缘的聚合物等材料；
步骤3：通过薄膜沉积技术，在外延层20及侧壁绝缘薄膜30的上面制作P电极40；该P电极40是沉积在P型氮化镓表面的薄膜材料电极，该P电极40是镍、银、铂、钯、金或ITO等材料或及其组合；
步骤4：然后用键合或电镀的方式，在P电极40的上表面制作转移衬底50(图2中)，该转移衬底50的厚度在80um到1000um之间，其中的转移衬底50是铜、铜-钨合金、镍或硅等材料组成的新衬底；
步骤5：采用激光剥离去除外延片100中的蓝宝石衬底10，形成第二台面501；所述的激光剥离技术是指利用248nm、355nm等波长的激光能穿过蓝宝石衬底10到达氮化镓材料而被吸收生热的原理来分离蓝宝石衬底10与氮化镓的技术；
步骤6：通过介质膜沉积、光刻和腐蚀工艺，在第二台面501上制作绝缘薄膜60(图3、图4中)，该绝缘薄膜60覆盖外延层20的四周及其侧壁绝缘薄膜30的上表面；所述的绝缘薄膜60包括氧化硅，氮化硅等介质膜以及绝缘的聚合物等材料；
步骤7：通过光刻工艺、金属薄膜沉积技术和金属剥离工艺，在第二台面501的外延层20的部分表面及部分绝缘薄膜60的上表面，制作N电极70(图5、图6中)，该N电极70的焊盘71在外延层20以外的区域，所述的N电极70是沉积在N型掺杂的氮化镓上的电极，该N电极70包括Ti、Al、Cr、ITO、Pd或Au等材料中的几种材料构成的电极，该N电极70的图形面积占芯片台面总面积的1％至30％，完成发光二极管芯片桥联电极的制备。
实施例
请参阅图1及图6所示，本发明种氮化镓基垂直结构发光二极管桥联电极制备方法，包括如下步骤：
步骤1：取一具有蓝宝石衬底10的氮化镓LED外延片100，通过光刻工艺和ICP刻蚀工艺将该具有蓝宝石衬底10的氮化镓LED外延片100上的外延层20的四周刻蚀，形成1000um*1000um的第一台面101(图1中)；
步骤2：通过PECVD、光刻和腐蚀工艺在第一台面101上及外延层20的四周制作二氧化硅侧壁绝缘薄膜30；
步骤3：通过电子束蒸发技术，在外延层20及侧壁绝缘薄膜30的上面制作P电极40；该P电极40的材料为Ni/Ag/Ni，厚度为10/3000/500埃；
步骤4：用酸性硫酸铜电镀液在P电极40的上表面电镀400um厚的金属铜，该400um厚的金属铜就是转移衬底50(图2中)；
步骤5：采用246nm的1100um*1100um的激光光斑，将外延片100进行激光剥离，去除蓝宝石衬底10，形成第二台面501；
步骤6：通过PECVD、光刻和腐蚀工艺在第二台面501上制作二氧化硅绝缘薄膜60(图3、图4中)，此绝缘薄膜60覆盖外延层20表面的部分四周及侧壁绝缘薄膜30的上表面；
步骤7：通过光刻工艺、电子束蒸发技术和金属剥离工艺在第二台面501的表面沉积金属薄膜Cr/Au，厚度是100/3000埃，制作N电极70(图5、图6中)，该N电极70的焊盘在外延层20以外的区域，该N电极70的其余部分在外延层20的表面，其中的N电极70是沉积在N型掺杂的氮化镓上的电极，包括Ti、Al、Cr、ITO、Pd、Au等材料中的几种材料构成的电极，该N电极70的图形面积占芯片台面总面积的1％至30％。
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种氮化镓基垂直结构发光二极管芯片桥联电极制备方法，包括：
步骤1：取一具有蓝宝石衬底的氮化镓LED外延片，将该具有蓝宝石衬底的氮化镓LED外延片上的外延层的四周刻蚀，形成第一台面；
步骤2：在第一台面上的外延层的四周制作侧壁绝缘薄膜，该侧壁绝缘薄膜并覆盖外延层上表面的四周；
步骤3：在外延层及侧壁绝缘薄膜的上面制作P电极；
步骤4：然后用键合或电镀的方式，在P电极的上表面制作转移衬底；
步骤5：采用激光剥离去除外延片中的蓝宝石衬底，形成第二台面；
步骤6：在第二台面上制作绝缘薄膜，该绝缘薄膜覆盖外延层的四周及其侧壁绝缘薄膜的上表面；
步骤7：在第二台面的外延层的部分表面及部分绝缘薄膜的上表面，制作N电极，该N电极的焊盘在外延层以外的区域，完成发光二极管芯片桥联电极的制备。
2.根据权利要求1所述的氮化镓基垂直结构发光二极管芯片桥联电极制备方法，其中的P电极的材料是镍、银、铂、钯、金或ITO或及其组合。
3.根据权利要求1所述的氮化镓基垂直结构发光二极管芯片桥联电极制备方法，其中的转移衬底的材料是铜、铜-钨合金、镍或硅，该转移衬底的厚度为80um至1000um。
4.根据权利要求1所述的氮化镓基垂直结构发光二极管芯片桥联电极制备方法，其中侧壁绝缘薄膜的材料为氧化硅或氮化硅或绝缘的聚合物。
5.根据权利要求1所述的氮化镓基垂直结构发光二极管芯片桥联电极制备方法，其中绝缘薄膜的材料为氧化硅或氮化硅或绝缘的聚合物。
6.根据权利要求1所述的氮化镓基垂直结构发光二极管芯片桥联电极制备方法，其中N电极的材料为Ti、Al、Cr、ITO、Pd或Au或及其组合，该N电极的图形面积占芯片台面总面积的1％至30％。
7.根据权利要求1所述的氮化镓基垂直结构发光二极管芯片桥联电极制备方法，其中N电极的焊盘是N电极的一部分，形状为圆形或方形，该N电极的焊盘的面积为0.005至0.02mm2，用于通过金丝焊接来连接芯片与外电路。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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