CN103426983B - 修复发光二极管芯片的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种修复发光二极管芯片的方法，包括以下步骤：步骤一：除去芯片上的二氧化硅保护层、电极和ITO层；步骤二：保证P型区完整的情况下，腐蚀N型GaN层；步骤三：在进行步骤二之后的芯片P型区上设置ITO层，并在N型区和P型区上分别设置电极，完成修复。在步骤二中，N型GaN层的腐蚀深度为150-250nm。本发明的方法能够除去扩散有Cr原子的N型GaN层，提高了修复后的芯片的品质。

Description

修复发光二极管芯片的方法

技术领域

本发明涉及发光二极管芯片的制造，尤其涉及一种修复发光二极管芯片的方法。

背景技术

发光二极管（即LED）是一种能将电能转化为光能的半导体器件，其具有轻巧、简单等优点而得以广泛应用于城市美化、指示显示、室内照明等多个领域中。

发光二极管芯片所选衬底材料大致有三种：蓝宝石、硅和碳化硅。以蓝宝石作为衬底的发光二极管为例，在蓝宝石基底上生长了多层GaN基半导体层和其他的辅助层。其中发光二极管芯片采用了导电性能和透光性能均良好的ITO（即，氧化铟锡）薄膜作为P型GaN层的导电层，并且依次蒸发Cr、Pt、Au三种金属以形成发光二极管芯片的两个电极，其中P型区电极位于ITO膜上，N型区电极直接与N型GaN层相接触。

在实际的生产过程中，经常会出现芯片品质异常而必须返工修复的情况。现有技术的方法为使用包含氢氟酸、王水和ITO蚀刻液的腐蚀液腐蚀需要返工的芯片放置到中，腐蚀掉电极和ITO层，然后重新蒸镀ITO层，最后完成电极沉积。使用这种方法处理后的芯片经常会出现电压不稳等问题，因而这种返工方法的处理后的芯片的成品率非常低。为节约生产成本，急需一种能对这些产品进行修复的方法。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种修复发光二极管芯片的方法。这种方法能够良好地修复品质异常的发光二极管芯片，降低了生产成本。

根据本发明，提出了一种修复发光二极管芯片的方法，包括以下步骤：

步骤一：除去芯片上的二氧化硅保护层、电极和ITO层；

步骤二：保证P型区完整的情况下，腐蚀N型GaN层；

步骤三：在进行步骤二之后的芯片P型区上设置ITO层，并在N型区和P型区上分别设置电极，完成修复。

根据本发明的方法，在清洁受电极物质污染的N型区的同时，不会对不受电极物质污染的P型区产生破坏，具有很好的选择性，不会影响修复后的芯片的品质。

在步骤一中，首先采用缓冲刻蚀液除去二氧化硅保护层，然后使用王水和铬蚀刻液除去电极，最后使用ITO蚀刻液除去ITO层。通过第一步骤的处理，仅能够腐蚀掉二氧化硅保护层、电极和ITO层，从而将受Cr污染的N型GaN层暴露出来。在本申请中，用语“王水”是指摩尔浓度为12mol/L的盐酸和摩尔浓度为14.4-15.2mol/L的硝酸以体积比为3∶1而得到。

在一个实施例中，在步骤二中，N型GaN层的腐蚀深度为150-250nm。已知地是，电极中的Cr原子在N型GaN层中扩散深度最大为10-100nm。根据本发明方法的腐蚀深度大于Cr原子的扩散深度，因此能够彻底除去N型GaN层中的Cr原子。这样避免了修复后的芯片，由于在N型GaN层中存在过多的Cr原子而造成芯片电压不稳的问题。

在一个实施例中，在进行步骤一之后的芯片上设置光刻胶层，然后通过第一过程将N型区的光刻胶层刻蚀掉，同时保留P型区的光刻胶层，最后通过第二过程对N型GaN层进行刻蚀。在另一个实施例中，第一过程为光刻，第二过程为感应耦合等离子体刻蚀。光刻胶为正胶或负胶。在光刻胶的保护下，第二过程的刻蚀能够仅刻蚀N型GaN层，而不影响P型区，并且还能够精确控制刻蚀深度和刻蚀面积，从而确保彻底除去扩散有Cr原子的N型GaN层，不会有Cr原子残余或对N型GaN层刻蚀过深。

在一个实施例中，发光二极管芯片使用蓝宝石为基底。

与现有技术相比，本发明的优点在于，本发明的方法能够有效修复品质异常的发光二极管芯片。特别是能够彻底除去N型GaN层的含Cr层，避免了在修复后由于在N型GaN层中存在过多量的Cr，而造成芯片电压不稳的问题。另外，本发明还能够用于修复在制备芯片时，由于N型GaN层刻蚀深度不够而造成的电压不稳的问题。还能解决因工艺异常导致的CB（电流阻挡层）工艺时氧化硅层去除不尽的情况。

具体实施方式

下面来详细说明根据本发明的方法。

以蓝宝石基底的发光二极管芯片为例，这种发光二极管芯片的半导体材料采用GaN，制备好的芯片包括N型区和P型区。N型区的最顶层为N型GaN层，在N型GaN层上顺次直接沉积了Cr、Pt、Au而形成N型区的电极；P型区为在P型GaN层的上方还沉积了一层ITO，即P型区的最顶层为ITO，在ITO层上方顺次直接沉积了Cr、Pt、Au而形成P型区的电极。

实施例1：

使用本发明的方法修复发光二极管芯片，首先使用溶液腐蚀去除N型区电极、P型区电极和P型区的ITO层。首先将待修复的发光二极管芯片在25℃下，在缓冲刻蚀液（即，本领域的技术人员所述知的BOE）中浸泡5分钟以除去形成在芯片上的二氧化硅保护层。接着在25℃下，在王水中浸泡15min，然后在铬蚀刻液中浸泡15min以除去电极。最后，在70℃下，在ITO刻蚀液浸泡10min除去ITO层。腐蚀过程之后，二氧化硅保护层、电极和ITO层均已经被完全除去，溶液腐蚀过程结束。

将芯片晾干之后，在芯片上设置光刻胶层。在一个实施例中，所使用的光刻胶为正胶。接着，使用MEAS光刻方法将N型区的光刻胶刻蚀掉，同时保留P型区的光刻胶，这样N型区就完全显露了出来。之后使用感应耦合等离子体刻蚀（即ICP刻蚀）对N型区进行刻蚀。在光刻胶的保护下，ICP刻蚀仅能对N型区进行刻蚀，刻蚀深度为200nm以将扩散到N型GaN层内的Cr原子完全去除。由于P型区的电极沉积在ITO层上，Cr原子不会扩散到P型GaN层内，无需对P型区进行刻蚀。最后使用去胶液除去P型区的光刻胶，使得P型区的GaN层完全显露了出来。

最后使用现有技术中的方法，涂覆ITO层，并经常规步骤处理之后，再沉积电极和二氧化硅保护层，完成修复。

在本实施例中使用的缓冲刻蚀液、王水、铬蚀刻液、ITO刻蚀液、去胶液以及MESA光刻技术和ICP刻蚀技术均是本命领域中的技术人员所熟知的，为了简单起见，不再赘述。表1显示了修复之后的发光二极管芯片的电压波动范围。

在实施例1中，在刻蚀时使用了正胶。应理解地是，也可以使用负胶，在这种情况下，需要重新设计MESA光罩，图形填充区域与使用正胶时相反，这些均是本领域的技术人员所熟知的，这里不再赘述。

对比例1：

使用现有技术中的方法修复发光二极管芯片，使用与实施例1相同的溶液腐蚀过程除去二氧化硅保护层、电极和ITO层之后，使用现有技术中的方法，在发光二极管芯片上涂覆ITO层，并经常规步骤处理之后，再沉积电极，完成修复。表1显示了修复之后的发光二极管芯片的电压波动范围。

表1

	修复后	标准值	波动范围
				实施例1	3.35V-3.4V	3.35v	0-0.05V
对比例1	3.4-3.5V	3.35V	0.05-0.15V

从表1中可看出，使用本发明的方法修复后的发光二极管的电压相对于标准电压的波动范围仅为0-0.05V，远小于使用现有技术的方法修复后的发光二极管的电压波动范围，这说明本发明的方法能更好地修复发光二极管。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的物质。尤其是，只要不存在冲突，所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (7)

1.一种修复发光二极管芯片的方法，包括以下步骤：

步骤一：除去所述芯片上的二氧化硅保护层、电极和ITO层；

步骤二：保证P型区完整的情况下，腐蚀N型GaN层；

步骤三：在进行步骤二之后的芯片P型区上设置ITO层，并在N型区和P型区上分别设置电极，完成修复。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤二中，N型GaN层的腐蚀深度为150-250nm。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在进行步骤一之后的芯片上设置光刻胶层，然后通过第一过程将N型区的光刻胶层刻蚀掉，同时保留P型区的光刻胶层，最后通过第二过程对N型GaN层进行刻蚀。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一过程为光刻，所述第二过程为感应耦合等离子体刻蚀。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述光刻胶为正胶或负胶。

6.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤一中，首先采用缓冲刻蚀液除去二氧化硅保护层，然后使用王水和铬蚀刻液除去电极，最后使用ITO蚀刻液除去ITO层。

7.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其特征在于，所述发光二极管芯片使用蓝宝石为基底。