CN102544250B - 一种GaN基发光二极管的制作方法 - Google Patents

一种GaN基发光二极管的制作方法 Download PDF

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Abstract

一种GaN基发光二极管的制作方法，涉及光电技术领域。本发明方法步骤为：①在蓝宝石衬底上外延发光结构；②研磨减薄蓝宝石衬底；③在氮化镓层表面蒸镀ITO薄膜；④刻蚀出N型电极区域；⑤蒸镀SiO2钝化层；⑥蒸镀金属电极；⑦刻蚀切割道；⑧在蓝宝石衬底底面进行激光划片；⑨将蓝宝石衬底的底面向上放置于ICP设备中，进行ICP刻蚀，清除熔渣碎屑；⑩最后进行裂片，形成单个发光二极管芯片。同现有技术相比，本发明采取先研磨后做电极的工艺流程，可以有效提高发光二极管的亮度。

Description

一种GaN基发光二极管的制作方法
技术领域
本发明涉及光电技术领域，特别是GaN基发光二极管的制作方法。
背景技术
GaN基材料是最常用的制备LED芯片的方法，GaN LED制备的各种光源具有节能、环保、冷光源、显色指数高、响应速度快、体积小和工作寿命长等突出优点。GaN主要在蓝宝石衬底、SiC衬底、Si衬底上外延生长，其中宝石衬底为主流，外延层包括N-GaN，MQW，P-GaN。芯片制作工艺主要包含刻蚀，透明电极制作，金属电极制作，钝化层的制作，然后研磨减薄，划片、裂片。
现有技术中，LED芯片制作技术的主要流程为：外延，然后是前制程，包括台面刻蚀，透明电极制作，金属电极制作，钝化层的制作，之后是后制程，包括研磨，划片，裂片。如中国专利公开号为CN101355118A的《光学复合膜作电极的GaN功率型LED的制作方法》。在这个流程中，可能会增加一些工艺，比如侧壁腐蚀技术，见台湾第I270223号专利、美国第6849524号专利、美国第5631190号专利等。总体上，现有技术中的LED芯片制作技术都采用先做电极，然后研磨的顺序，发光二极管的亮度还有待提高。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种GaN基发光二极管的制作方法。它采取先研磨后做电极的工艺流程，可以有效提高发光二极管的亮度。
为了达到上述发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现：
一种GaN基发光二极管的制作方法，它的方法步骤为：
①在蓝宝石衬底上外延氮化镓层，氮化镓层包含N-GaN层、有源层和P-GaN层；
②研磨减薄蓝宝石衬底；
③在氮化镓层表面采用电子束蒸发设备蒸镀ITO薄膜；
④在器件表面涂胶、曝光和显影形成掩蔽层，用ITO刻蚀液刻蚀出N型电极区域的ITO，然后采用ICP设备刻蚀出N型电极区域，去除光刻胶，在N2气氛中退火；
⑤用PECVD蒸镀SiO2钝化层；
⑥在器件表面涂胶、曝光和显影形成掩蔽层，用BOE腐蚀SiO2钝化层(5)，用电子束蒸发设备蒸镀金属电极，剥离去胶，形成P-GaN层上的金属电极一与N-GaN上的金属电极二，然后在N2气氛中退火；
⑦在器件上表面涂胶、曝光和显影形成掩蔽层，用ICP刻蚀工艺刻蚀切割道，该刻蚀深度位置可以位于GaN外延层位置，可以位于蓝宝石衬底的上表面，也可以位于蓝宝石内的位置；
⑧在蓝宝石衬底底面进行激光划片，产生熔渣碎屑；
⑨将蓝宝石衬底的底面向上放置于ICP设备中，进行ICP刻蚀，清除熔渣碎屑；
⑩最后进行裂片，形成单个发光二极管芯片。
在上述制作方法中，所述蓝宝石衬底的厚度研磨减薄至120微米至300微米。
在上述制作方法中，所述刻蚀出N型电极区域后，器件在N2气氛中退火的温度为500℃～600℃。
在上述制作方法中，所述形成金属电极一与金属电极二后，器件在300℃的N2气氛中退火10分钟。
本发明由于采用了上述方法，采用的工艺流程为外延生长、研磨减薄、电极制作、划片和裂片。本发明主要特点为先研磨减薄，然后制作电极，能使发光二极管亮度提高1％-10％。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
图1至图10为本发明的方法步骤示意图。
具体实施方式
本发明制作GaN基发光二极管的方法步骤为：
①参看图1，在蓝宝石衬底1上外延氮化镓层2，氮化镓层2包含N-GaN层、有源层和P-GaN层；
②参看图2，研磨减薄蓝宝石衬底1的厚度至120微米至300微米；
③参看图3，在氮化镓层2表面采用电子束蒸发设备蒸镀ITO薄膜3；
④参看图4，在器件表面涂胶、曝光和显影形成掩蔽层，用ITO刻蚀液刻蚀出N型电极区域的ITO，然后采用ICP设备刻蚀出N型电极区域4，去除光刻胶，在温度为500℃～600℃的N2气氛中退火；
⑤参看图5，用PECVD蒸镀SiO2钝化层5；
⑥参看图6，在器件表面涂胶、曝光和显影形成掩蔽层，用BOE腐蚀SiO2钝化层5，用电子束蒸发设备蒸镀金属电极，剥离去胶，形成P-GaN层上的金属电极一6与N-GaN上的金属电极二7，然后在300℃的N2气氛中退火10分钟；
⑦参看图7，在器件上表面涂胶、曝光和显影形成掩蔽层，用ICP刻蚀工艺刻蚀切割道，露出蓝宝石衬底1的部分上表面；
⑧参看图8，在蓝宝石衬底1底面进行激光划片，产生熔渣碎屑8；
⑨参看图9，将蓝宝石衬底1的底面向上放置于ICP设备中，进行ICP刻蚀，清除熔渣碎屑8；
⑩参看图10，最后进行裂片，形成单个发光二极管芯片。
以上为本发明列举的一种实施方案，在具体使用中也可以增加其他工艺步骤，如ITO图案、粗化工艺，或者减少某些步骤，如最后的ICP刻蚀等。诸如此类的技术方案均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种GaN基发光二极管的制作方法，它的方法步骤为：
1） 在蓝宝石衬底（1）上外延氮化镓层（2），氮化镓层（2）包含N-GaN层、有源层和P-GaN层；
2） 研磨减薄蓝宝石衬底（1）；
3） 在氮化镓层（2）表面采用电子束蒸发设备蒸镀ITO薄膜（3）；
4） 在器件表面涂胶、曝光和显影形成掩蔽层，用ITO刻蚀液刻蚀出N型电极区域的ITO，然后采用ICP设备刻蚀出N型电极区域（4），去除光刻胶，在N2气氛中退火；
5） 用PECVD蒸镀SiO2钝化层（5）；
6） 在器件表面涂胶、曝光和显影形成掩蔽层，用BOE腐蚀SiO2钝化层（5），用电子束蒸发设备蒸镀金属电极，剥离去胶，形成P-GaN层上的金属电极一（6）与N-GaN上的金属电极二（7），然后在N2气氛中退火；
7） 在器件上表面涂胶、曝光和显影形成掩蔽层，用ICP刻蚀工艺刻蚀切割道，露出蓝宝石衬底（1）的部分上表面；
8） 在蓝宝石衬底（1）底面进行激光划片，产生熔渣碎屑（8）；
9） 将蓝宝石衬底（1）的底面向上放置于ICP设备中，进行ICP刻蚀，清除熔渣碎屑（8）；
10）最后进行裂片，形成单个发光二极管芯片。
2.根据权利要求1所述的GaN基发光二极管的制作方法，其特征在于，在完成外延工艺后，先做研磨工艺，然后做刻蚀、电极工艺。
3.根据权利要求1或2所述的GaN基发光二极管的制作方法，其特征在于，所述蓝宝石衬底（1）的厚度研磨减薄至120微米至300微米。
4.根据权利要求1所述的GaN基发光二极管的制作方法，其特征在于，所述的激光划片产生的熔渣碎屑（8），采用ICP刻蚀方法清除。
5.根据权利要求1所述的GaN基发光二极管的制作方法，其特征在于，所述的刻蚀切割道，刻蚀深度位置位于GaN外延层位置，或位于蓝宝石衬底的上表面，或位于蓝宝石内的位置。
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