CN103107259B - 发光二极管芯片制作方法 - Google Patents
发光二极管芯片制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103107259B CN103107259B CN201310056811.9A CN201310056811A CN103107259B CN 103107259 B CN103107259 B CN 103107259B CN 201310056811 A CN201310056811 A CN 201310056811A CN 103107259 B CN103107259 B CN 103107259B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- zinc oxide
- oxide film
- emitting diode
- diode chip
- gallium nitride
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 19
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 66
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims abstract description 33
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000004063 acid-resistant material Substances 0.000 claims abstract description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical group O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 13
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 11
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 claims description 7
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 7
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 7
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 claims description 4
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N digallium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ga+3].[Ga+3] AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001195 gallium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 claims description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 abstract description 24
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 abstract description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 abstract description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 6
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Led Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种发光二极管芯片制作方法，采用外延方式在氮化镓基发光外延层上生长氧化锌层作为高温侧壁蚀刻处理的保护层，因氧化锌与氮化镓晶格匹配度较好，所以采用外延生长方式可以获得晶格质量较好的膜层，在氧化锌层上再沉积耐酸性材料作为氧化锌层的保护层，这样可以在高温酸性溶液蚀刻过程中起到很好的保护氮化镓外延层的作用，特别是对于接触材料采用金属银的倒装结构芯片，可以较好得保持银与p型外延层的欧姆接触特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种发光二极管芯片制作方法，更为具体的是，涉及一种可有效保护欧姆接触层的氮化镓基发光二极管芯片制作方法。
背景技术
氮化镓基发光二极管目前已经广泛应用于显示、指示、背光源和照明等领域，随着其发光效率的不断提升，有望在未来几年内取代白炽灯和荧光灯，成为通用照明的主要光源。
发明内容
本发明公开了一种发光二极管芯片制作方法，其可有效保护氮化镓基发光二极管芯片的欧姆接触层。
本发明的技术方案是：一种发光二极管芯片制作方法，其特征在于：包括下面制作步骤：
在衬底上外延生长氮化镓基发光外延层；
在氮化镓基发光外延层上外延生长氧化锌层；
在氧化锌层上沉积保护层；
采用激光正面划片定义切割道，激光烧蚀切割道上的保护层、氧化锌层、氮化镓基发光外延层和部分衬底；
去除所述切割道激光烧蚀残留物；
去除保护层和氧化锌层。
本发明的关键步骤是采用外延方式生长氧化锌层作为高温侧壁蚀刻处理的保护层，因氧化锌与氮化镓晶格匹配度较好，所以采用外延生长方式可以获得晶格质量较好的膜层，在氧化锌层上再沉积耐酸性材料作为氧化锌层的保护层，这样可以在高温酸性溶液蚀刻过程中起到很好的保护氮化镓外延层的作用，特别是对于接触材料采用金属银的倒装结构芯片，可以较好得保持银与p型外延层的欧姆接触特性。
在本发明中，外延生长氧化锌层的方式可以采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）、分子束外延（MBE）和物理气相沉积（PVD）等，这些外延方式都可以获得晶格质量较好的氧化锌层；生长温度控制在500~1000℃，太低会影响成膜质量，高于1000℃以上则会破坏已有氮化镓基外延层的质量，其厚度可取0.1~10微米。氧化锌上的保护层材料选择耐磷酸和硫酸的介质材料，可以选自二氧化硅、氮化硅、氧化钛、氧化铝、氧化镓、氧化铟、氧化锡及其组合。
附图说明
图1~5是本发明优选实施例的发光二极管芯片制作方法的过程示意图。
图6是本发明优选实施例的发光二极管芯片制作方法的流程图。
图中部件符号说明：
100：蓝宝石衬底
110：氮化镓基发光外延层
200：ZnO层
300：SiO2层
400：切割道。
具体实施方式
现有的氮化镓基发光二极管通常是基于蓝宝石衬底的正装结构芯片，在芯片制作过程中，多数采用激光划片分离管芯，但激光划片过程中会烧蚀蓝宝石和外延层并产生吸光的烧蚀物从而降低出光效率，所幸这个问题可以通过高温酸性溶液蚀刻处理加以解决，高温酸蚀侧壁处理也因此成为基于蓝宝石衬底氮化镓发光二极管芯片的必备制程之一。在高温侧壁处理之前必须先在p型外延层上沉积一层二氧化硅，以保护欧姆接触外延层，防止其与氧化铟锡层的欧姆接触性能变差，导致发光二极管工作电压升高。
为了提升散热性能以利于大电流驱动，倒装结构氮化镓基发光二极管芯片被开发出来且大量应用于背光和照明市场。倒装结构氮化镓基LED芯片多数采用金属银或者其合金作为p型欧姆接触层，相比于正装结构芯片所采用的氧化铟锡透明导电层，银与p型接触外延层的接触特性更容易受外延层表面状态影响从而导致接触性能变差。在正装结构侧壁处理制程中可以采用二氧化硅作为接触外延层的保护层，但对于倒装结构，因二氧化硅的多孔性质，高温酸性溶液仍然可以通过其孔隙侵蚀欧姆接触外延层，从而改变其表面状态，进而影响金属银与其接触特性，最终导致发光芯片工作电压升高。
下面实施例公开了一种发光二极管芯片的制作方法，其可有效保护欧姆接触层，其制作流程图可参看附图6，主要包括下面步骤：
1）在衬底上外延生长氮化镓基发光外延层；
2）在氮化镓基发光外延层上外延生长氧化锌层；
3）在氧化锌层上沉积保护层；
4）采用激光正面划片定义切割道，激光烧蚀切割道上的保护层、氧化锌层、氮化镓基发光外延层和部分衬底；
5）采用高温磷酸和硫酸混合液处理切割道，去除激光烧蚀残留物；
6）去除保护层和氧化锌层。
下面结合附图1~5和优选实施例对本发明做进一步说明。
发光二极管芯片制作方法，其制作步骤包括：
如附图1所示，在蓝宝石衬底100上采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）外延生长氮化镓基发光外延层110；
如附图2所示，采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）在氮化镓基发光外延层110上外延生长氧化锌层200，生长温度为700℃，厚度约1微米。
如附图3所示，在氧化锌层200之上采用等离子增强化学气相沉积（PECVD）二氧化硅层300，厚度约200nm。
如附图4所示，采用激光划片按照芯片尺寸从SiO2层300表面划出切割道400，激光烧蚀切割道400上的SiO2层300、氧化锌层200、氮化镓基发光外延层110和部分蓝宝石衬底100，随后采用300℃的磷酸和硫酸混合液处理切割道400，去除激光烧蚀在切割道400上形成的残留物。
如附图5所示，采用湿法溶液去除二氧化硅层300和氧化锌层200。
上述步骤可以最大程度保护p型接触外延层的表面状态不受高温侧壁处理的影响。对于倒装结构氮化镓基发光二极管，可以在制作p型反射接触层之前，采用上述步骤进行处理，然后再进行p型反射接触层的制作。
Claims (7)
1.发光二极管芯片制作方法，包括步骤：
在衬底上外延生长氮化镓基发光外延层；
在氮化镓基发光外延层上外延生长氧化锌层；
在氧化锌层上沉积耐酸性材料作为保护层；
采用激光正面划片定义切割道，激光烧蚀切割道上的保护层、氧化锌层、氮化镓基发光外延层和部分衬底；
去除激光烧蚀残留物；
去除所述保护层和氧化锌层。
2.根据权利要求1所述的发光二极管芯片制作方法，其中外延生长氧化锌层的方式包括金属有机化学气相沉积（MOCVD）、分子束外延（MBE）和物理气相沉积（PVD）。
3.根据权利要求1所述的发光二极管芯片制作方法，其中外延生长氧化锌层的温度介于500~1000℃。
4.根据权利要求3所述的发光二极管芯片制作方法，其中外延生长氧化锌层的温度为700℃。
5.根据权利要求1所述的发光二极管芯片制作方法，其中外延生长氧化锌层的厚度为0.1~10微米。
6.根据权利要求5所述的发光二极管芯片制作方法，其中外延生长氧化锌层的厚度为1微米。
7.根据权利要求1所述的发光二极管芯片制作方法，其中保护层的材料选自二氧化硅、氮化硅、氧化钛、氧化铝、氧化镓、氧化铟、氧化锡及其组合。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310056811.9A CN103107259B (zh) | 2013-02-22 | 2013-02-22 | 发光二极管芯片制作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310056811.9A CN103107259B (zh) | 2013-02-22 | 2013-02-22 | 发光二极管芯片制作方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103107259A CN103107259A (zh) | 2013-05-15 |
| CN103107259B true CN103107259B (zh) | 2015-10-14 |
Family
ID=48314967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310056811.9A Active CN103107259B (zh) | 2013-02-22 | 2013-02-22 | 发光二极管芯片制作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103107259B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109755359A (zh) * | 2019-01-15 | 2019-05-14 | 江西兆驰半导体有限公司 | 一种发光二极管芯片的制造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101246899A (zh) * | 2008-03-20 | 2008-08-20 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 碳化硅二次外延结构 |
| CN101807630A (zh) * | 2009-02-16 | 2010-08-18 | 晶元光电股份有限公司 | 发光元件及其制造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2001239182A1 (en) * | 2000-02-15 | 2001-08-27 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Semiconductor component which emits radiation, and method for producing the same |
| US8216867B2 (en) * | 2009-06-10 | 2012-07-10 | Cree, Inc. | Front end scribing of light emitting diode (LED) wafers and resulting devices |
-
2013
- 2013-02-22 CN CN201310056811.9A patent/CN103107259B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101246899A (zh) * | 2008-03-20 | 2008-08-20 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 碳化硅二次外延结构 |
| CN101807630A (zh) * | 2009-02-16 | 2010-08-18 | 晶元光电股份有限公司 | 发光元件及其制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103107259A (zh) | 2013-05-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ha et al. | The fabrication of vertical light-emitting diodes using chemical lift-off process | |
| CN102157640B (zh) | 具有p-GaN层表面粗化的GaN基LED芯片的制作方法 | |
| CN103354956B (zh) | 具有光子晶体结构的发光二极管及其制造方法 | |
| CN103325913A (zh) | 具有复合透明导电层的发光二极管及其制备方法 | |
| CN107910405B (zh) | 一种发光二极管芯片的制作方法 | |
| CN103311391B (zh) | 发光二极管晶粒及其制作方法 | |
| CN102723417B (zh) | 便于打线的led芯片及其制备方法 | |
| CN102956766A (zh) | 发光二极管装置的制造方法及发光半导体结构 | |
| CN108538783A (zh) | 一种隐形切割led芯片及其制作方法 | |
| CN103094444B (zh) | 半导体发光二极管结构 | |
| CN106340571A (zh) | 一种发光二极管及其制作方法 | |
| CN102244170A (zh) | 准光子晶体图形蓝宝石衬底及其制造方法、发光二极管及其制备方法 | |
| CN102544246A (zh) | 发光二极管晶粒的制作方法 | |
| CN104022200A (zh) | 一种GaN基发光二极管芯片及其制备方法 | |
| CN101740692A (zh) | 提高led芯片亮度的方法 | |
| CN102646767A (zh) | ZnO基透明电极发光二极管及其制备方法 | |
| CN104332532A (zh) | 一种高光效发光二极管的制作方法 | |
| CN104576845A (zh) | 一种图形化的蓝宝石衬底的制造方法 | |
| CN101740702A (zh) | 基于ZnO纳米球的GaN基发光二极管表面粗化方法 | |
| KR100762003B1 (ko) | 수직구조 질화물계 발광다이오드 소자의 제조방법 | |
| CN103107259B (zh) | 发光二极管芯片制作方法 | |
| CN107068810A (zh) | 一种发光二极管芯片的制备方法 | |
| CN106848029B (zh) | 一种高亮发光二极管的芯片及其制作方法 | |
| CN203607447U (zh) | Led芯片 | |
| CN104425663A (zh) | 一种氮化镓基高压发光二极管的制作方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20231024 Address after: Yuanqian Village, Shijing Town, Quanzhou City, Fujian Province, 362343 Patentee after: QUANZHOU SAN'AN SEMICONDUCTOR TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 361009 no.1721-1725, Luling Road, Siming District, Xiamen City, Fujian Province Patentee before: XIAMEN SANAN OPTOELECTRONICS TECHNOLOGY Co.,Ltd. |