CN103972350A - 一种新型结构的led芯片及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型结构的LED芯片及其制作方法,属于半导体器件领域。LED芯片结构包括N面电极、衬底、有源层、磷化嫁层、铟镓磷层、P面焊线电极、扩展电极和电流阻挡槽;其制作步骤包括在芯片P面生长的铟镓磷层,对磷化嫁层刻蚀粗化,用真空镀膜技术蒸镀P面焊线电极和扩展电极以及等离子刻蚀电流阻挡槽,扩展电极通过合金与磷化嫁层欧姆接触。本发明制作的LED芯片能将电流通过扩展电极扩展到整个芯片表面,增加了电流的有效利用,同时结合表面粗化,能有效提高芯片的发光率,具有结构简单、制作方法简便可行、易于制造的优点。

Description

一种新型结构的LED芯片及其制作方法
技术领域
本发明属于半导体器件领域,涉及一种新型结构的LED芯片,更具体地说,涉及一种新型结构的LED芯片及其制作方法。
背景技术
随着发光二极管(LED)于1960年的问世,LED在我们的周围环境中开始广泛的应用,在日常生活中扮演着举足轻重的角色,成为最受重视的光源技术之一,如各种指示灯、显示器光源以及照明设备等都可以看到LED的应用。相较于传统型照明光源如:荧光灯、白炽钨丝灯泡等,LED拥有高亮度、低功耗、寿命长、启动快、体积小、环保节能、不易产生视觉疲劳等优势,有着广阔的发展前景,受到人们广泛关注。然而,LED目前仍存在发光效率和发光亮度不高,可靠性低等问题,从而制约了它迈向照明及其它领域的速度。LED作为一种光源,衡量它的一个重要指标就是光电转换效率。如何提高LED的发光效率越来越成为关注的焦点。提高LED发光效率的两个基本出发点是提高其内量子效率和外量子效率。目前内量子效应已基本接近其理论极限状况,引起内量子效率的提高已经没有较大空间,而外量子效应主要由LED芯片表面结构决定,目前LED芯片的出光效率普遍在10-70%左右,因此出光效率的提高空间较大。从芯片角度有几种方法可以提高出光效率,包括表面粗化、晶片键合、透明衬底技术、激光衬底剥离技术、金属反射膜技术、倒装芯片、光子晶体、DBR和衬底设计。
对于普通结构的红黄光LED芯片结构,自上至下结构为:P面焊线电极、欧姆接触层电极、电流扩展层、外延层、衬底和N面电极。通常采用磷化镓作为P面的电流扩展层,磷化镓的折射率约为3.4,而空气的折射率为1,磷化镓界面与空气发生全反射的临界角为18°,因此LED芯片与空间界面上存在较严重的全反射现象,造成芯片产生的光较多不能有效引出。现在业内通常采用对磷化镓表面粗化技术减小出射光的全反射,以提高光的提取效率。例如中国专利号:2003801109459,公开日一种氮化镓(GaN)基发光二极管(LED),通过将N面的表面被粗化形成一个或多个六角形锥面来减少LED内部的光反射的重复发生,提高LED的发光亮度。但磷化镓表面粗化存在难度较大,粗化的均匀性较难把握等难题。
除了表面粗化外,还可以从芯片结构方面进行设计,提高LED的发光效率。中国专利申请号:201210047891.7,公开了一种改善电流传输的LED芯片,通过在P电极的正下方设置透明的电流扩散控制绝缘层,改变LED工作时的电流路径,使得发光区域位于电流扩散控制绝缘层的四周,从而提高出光效率,但电流表面扩展受限制。LED的发光原理是当电子经过芯片时,带负电的电子移动到带正电的空穴区域并与之复合,电子和空穴消失的同时产生光子。电子和空穴之间的能量(带隙)越大,产生的光子的能量就越高。光子的能量反过来与光的颜色对应,可见光的频谱范围内,蓝色光、紫色光携带的能量最多,桔色光、红色光携带的能量最少。由于不同的材料具有不同的带隙,从而能够发出不同颜色的光。所以提高电流利用率也即提高了LED芯片的出光效率。早期的LED采用的是传统圆形或者方形电极,电极到有源区的距离较短,因此电流到达有源区的速度远远大于其向表面扩展的速度,造成电流主要集中在电极下方通过,使LED芯片发光区域集中在电极附近,易产生电流堵塞,电流利用率低,从而影响LED的出光效率。
发明内容
1.要解决的问题
针对现有的LED芯片电流易产生堵塞,电流利用率低导致的LED出光效率低等问题,本发明提供一种新型结构的LED芯片及其制作方法,通过将芯片P面分割成四个区域,提高电流扩展效率,同时结合表面粗化技术,在不改变芯片可靠性的前提下,能有效提高芯片表面电流的利用效率及其表面的光引出效率。
2.技术方案
为了解决上述问题,本发明所采用的技术方案如下:
一种新型结构的LED芯片,包括N面电极、衬底、有源层、磷化嫁层、P面焊线电极和扩展电极,自下而上依次为N面电极、衬底、有源层和磷化嫁层,磷化嫁层为正方形;所述的P面焊线电极与磷化嫁层之间有铟镓磷层,磷化嫁层上有电流阻挡槽;所述的N面电极的厚度为材料为金锗合金,其中金的质量分数为97%±0.1%,锗的质量分数为3%±0.1%;所述的衬底的厚度为340-380μm,材料为砷化镓;所述的有源层的厚度为5-9μm,材料为铝镓铟磷;所述的磷化嫁层的厚度为6-9μm,材料为磷化镓;所述的P面焊线电极的厚度为2.5-3.5μm,材料为金;所述的扩展电极的厚度为材料为金铍合金,其中金的质量分数为99%±0.1%,铍的质量分数为1%±0.1%;所述的扩展电极为长条形,扩展电极有四条,均匀分布在扩展电极的四周,扩展电极一端与P面焊线电极连接,另一端与磷化嫁层边的中点上;所述的电流阻挡槽有四条,每一条都是一端连接在P面焊线电极1上,另一端连接到磷化嫁层的拐角处。
进一步地,所述的铟镓磷层厚度为
进一步地,所述的电流阻挡槽位于芯片P面对角线上,通过等离子刻蚀方法实现,深度与磷化镓层厚度相同,深度控制由等离子刻蚀机中的在线监测系统控制,即通过监测刻蚀过程中的产物实现。
进一步地,所述的P面焊线电极与铟镓磷层不形成欧姆接触,所述的扩展电极与磷化嫁层通过高温融合(氮气氛围下400-500℃合金10分钟)形成欧姆接触。
一种新型结构的LED芯片的制作方法,包括以下步骤:
(a)生长铟镓磷层,利用金属有机气相外延生长技术(MOCVD)在LED芯片P面生长铟镓磷层,MOCVD的气相反应物为三甲基铟、三甲基镓和磷烷,质量比例为1:1:100,在700℃及压力50Torr条件下生长厚度为的铟镓磷层;
(b)光刻,使用掩膜板对步骤得到的芯片P面进行光刻,掩膜板上有刻蚀孔和P面焊线电极(1);
(c)湿法刻蚀,在步骤得到的芯片P面焊线电极上均匀涂布正性光刻胶,然后利用光刻版作为掩膜对芯片进行光刻;
(d)去胶清洗,对步骤(c)得到的芯片进行去胶清洗,即先用去离子水清洗芯片5分钟,然后用丙酮在80℃条件下浸泡芯片30分钟,再使用去离子水清洗芯片5分钟,最后用热氮气吹干芯片;
(e)真空镀膜,对步骤(d)得到的芯片表面用真空镀膜技术蒸镀金/金铍/金层,厚度分别为
(f)光刻,对扩展电极处用光刻胶保护,使用金刻蚀液在常温条件下将剩余金属层去除,当芯片表面颜色金色消失时即停止;
(g)去胶清洗,对步骤(f)得到的芯片进行去胶清洗,方法同步骤(d);
(h)等离子刻蚀,对步骤(g)得到的芯片P面除电流阻挡槽以外部分涂上耐高温负性光刻胶,匀胶速度为3000转/分,对电流阻挡槽部分进行等离子刻蚀(ICP)得到电流阻挡槽;
(i)去胶清洗,对步骤(h)得到的芯片进行去胶清洗,方法同步骤(d);
(j)欧姆接触,通过氮气氛围下400-500℃高温融合10分钟将扩展电极与磷化嫁层形成欧姆接触。
进一步地,所述步骤(b)中的掩膜版上的刻蚀孔为圆形,刻蚀孔的直径为10μm,间隔为5μm,P面焊线电极位于掩膜版中心。
进一步地,所述步骤(c)中的正性光刻胶粘度为30-50PaS,匀胶速度为3000-4000转/分。
进一步地,所述步骤(c)中的湿法刻蚀液为盐酸:磷酸:硫酸:双氧水按体积比1:3:1:2配制得到,刻蚀时,将芯片浸入刻蚀液中并超声,当芯片表面颜色变为亮红色时停止刻蚀。
进一步地,所述步骤(f)中的金刻蚀液为碘与碘化钾混合溶液,由200-250g碘与250-300g碘化钾加3000ml超纯水配置而成;所述步骤(h)中的刻蚀气体为三氯化硼、乙烯、氩气和氦气,其流量分别为:三氯化硼:乙烯:氩气:氦气的体积比为(20-35):(2-8):(30-60):(40-80),刻蚀时腔体压力维持在40Torr,对GaP层刻蚀深度为刻蚀深度控制通过在线监测实现,以达到有源区为止。
3.有益效果
相比于现有技术,本发明的有益效果为:
(1)本发明新型结构的LED芯片通过在芯片P面刻蚀电流阻挡槽,将芯片P面分割成四个区域,当外界施加电压后,电流会通过P面焊线电极流向周边的扩展电极,经过扩展电极横向扩展到整个芯片表面,以及其层状结构的设计,增加了电流的有效利用率,提高了发光效率;
(2)本发明新型结构的LED芯片P面上有扩展电极,与电流阻挡槽相结合实现P面的电流扩展,避免电流在P面焊线电极处过渡集中,扩大了芯片的发光区域;
(3)本发明新型结构的LED芯片的制作方法通过湿法刻蚀对芯片P面进行粗化,能增加光引出,有效提高芯片的外量子效应;
(4)本发明中的芯片结构简单,制作方法简便可行,易于制造。
附图说明
图1为LED芯片P面结构示意图。
图中:1-P面焊线电极;2-扩展电极;3-磷化嫁层;4-电流阻挡槽;5-刻蚀孔。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1
如图1所示,一种新型结构的LED芯片,LED芯片包括N面电极、衬底、有源层、磷化嫁层3、P面焊线电极1、扩展电极2、电流阻挡槽4和刻蚀孔5,所述的电流阻挡槽位于芯片P面对角线上,自下而上依次为N面电极、衬底、有源层和磷化嫁层3,磷化嫁层3为正方形。P面焊线电极1为圆形,位于磷化嫁层3上;P面焊线电极1与磷化嫁层3之间有铟镓磷层,其中铟含量为50%,镓含量为27%,余量为磷;铟镓磷层能提高发光效率,特殊的成份设计,更加的促使发光效率提高,磷化嫁层上有电流阻挡槽4;N面电极的厚度为N面电极的材料为金锗合金,其中金的质量分数为97.1%,锗的质量分数为2.9%;衬底的材料为砷化镓;有源层的材料为铝镓铟磷;所述的磷化嫁层3的材料为磷化镓;磷化嫁层3的厚度为6μm;P面焊线电极1的材料为金;P面焊线电极1的厚度为2.5-3.5μm;扩展电极2的材料为金铍合金,其中金的质量分数为99%±0.1%,铍的质量分数为1%±0.1%;扩展电极2为长条形,扩展电极2有四条,均匀分布在扩展电极2的四周,扩展电极2一端与P面焊线电极1连接,另一端与磷化嫁层3边的中点上;电流阻挡槽4有四条,每一条都是一端连接在P面焊线电极1上,另一端连接到磷化嫁层3的拐角处。其具体制作步骤为:
(a)制备结构自上而下为N面电极、衬底和有源层(其中有源层的材料为铝镓铟磷,厚度为5μm)的初步电极,然后在有源层的表面生长铟镓磷层(N面电极、衬底和有源层的加工都属于常见的现有技术,在此不再赘述),利用金属有机气相外延生长技术(MOCVD)在LED芯片P面生长铟镓磷层,MOCVD的气相反应物为三甲基铟、三甲基镓和磷烷,三甲基铟、三甲基镓和磷烷的质量比例为1:1:100,在700℃及压力50Torr条件下生长厚度为的铟镓磷层;然后在铟镓磷层的表面蒸镀一层磷化嫁层3,磷化嫁层3的厚度为6μm;
(b)光刻,使用掩膜板对步骤(a)得到的芯片P面进行光刻,掩膜板上有刻蚀孔5和P面焊线电极1;所用掩膜版上的刻蚀孔为圆形,刻蚀孔的直径为10μm,间隔为5μm,P面焊线电极位于掩膜版中心;
(c)湿法刻蚀,对步骤(b)得到的芯片P面焊线电极1用粘度在50PaS的正性光刻胶保护,匀胶速度为4000转/分,然后利用光刻版作为掩膜对芯片进行光刻,刻蚀液为盐酸:磷酸:硫酸:双氧水按体积比1:3:1:2配制得到,刻蚀时,将芯片浸入刻蚀液中并超声,当芯片表面颜色变为亮红色时停止刻蚀;
(d)去胶清洗,对步骤(c)得到的芯片进行去胶清洗,即先用去离子水清洗芯片5分钟,然后用丙酮在80℃条件下浸泡芯片30分钟,再使用去离子水清洗芯片5分钟,最后用热氮气吹干芯片;
(e)真空镀膜,对步骤(d)得到的芯片表面用真空镀膜技术依次蒸镀金/金铍/金层,厚度分别为其中金铍中金的质量分数为99%±0.1%,铍的质量分数为1%±0.1%;
(f)光刻,对扩展电极2处用光刻胶保护,使用金刻蚀液在常温条件下将剩余金属层去除(主要是去除铟镓磷层和表面粗糙化,图中的中间圆圈处铟镓磷层保留,其余部位去除并粗化),当芯片表面颜色金色消失时即停止;金刻蚀液由235g碘(分析纯)与273g碘化钾(分析纯)加3000ml超纯水配置而成;
(g)去胶清洗,对步骤(f)得到的芯片进行去胶清洗,方法同步骤(d);
(h)等离子刻蚀,对步骤(g)得到的芯片P面除电流阻挡槽4以外部分涂上耐高温负性光刻胶,匀胶速度为3000转/分,对电流阻挡槽4部分进行等离子刻蚀(ICP)得到电流阻挡槽;刻蚀气体为三氯化硼、乙烯、氩气和氦气,其流量分别为:三氯化硼:乙烯:氩气:氦气的体积比为10:4:15:40,刻蚀时腔体压力维持在40Torr,对GaP层刻蚀深度为刻蚀深度控制通过在线监测实现,以达到有源区为止;
(i)去胶清洗,对步骤(h)得到的芯片进行去胶清洗,方法同步骤(d);
(j)欧姆接触,通过氮气氛围下400-500℃高温融合10分钟将扩展电极2与磷化嫁层形成欧姆接触。
采用上述方法制作的红黄光LED芯片,芯片尺寸为9mil,在20mA电流下,LED芯片光效达40-45lm/w,比常规制作方法制作的LED芯片光效提高1倍。
实施例2
如图1所示,一种新型结构的LED芯片,LED芯片包括N面电极、衬底、有源层、磷化嫁层3、P面焊线电极1、扩展电极2、电流阻挡槽4和刻蚀孔5,所述的电流阻挡槽位于芯片P面对角线上,其制作步骤为:
(a)制备结构自上而下为N面电极、衬底和有源层(其中有源层的材料为铝镓铟磷,厚度为7μm)的初步电极,然后在有源层的表面生长铟镓磷层,利用金属有机气相外延生长技术(MOCVD)在LED芯片P面生长铟镓磷层,MOCVD的气相反应物为三甲基铟、三甲基镓和磷烷,质量比例为1:1:100,在700℃及压力50Torr条件下生长厚度为的铟镓磷层;铟镓磷层中铟含量为50%,镓含量为27%,余量为磷;然后在铟镓磷层的表面蒸镀一层磷化嫁层3,磷化嫁层3的厚度为8μm;
(b)光刻,使用掩膜板对步骤(a)得到的芯片P面进行光刻,掩膜板上有刻蚀孔(5)和P面焊线电极(1);所用掩膜版上的刻蚀孔为圆形,刻蚀孔的直径为10μm,间隔为5μm,P面焊线电极位于掩膜版中心;
(c)湿法刻蚀,对步骤(b)得到的芯片P面焊线电极(1)用粘度在40PaS的正性光刻胶保护,匀胶速度为3500转/分,然后利用光刻版作为掩膜对芯片进行光刻,刻蚀液为盐酸:磷酸:硫酸:双氧水按体积比1:3:1:2配制得到,刻蚀时,将芯片进入刻蚀液中并超声,当芯片表面颜色变为亮红色时停止刻蚀;
(d)去胶清洗,对步骤(c)得到的芯片进行去胶清洗,即先用去离子水清洗芯片5分钟,然后用丙酮在80℃条件下浸泡芯片30分钟,再使用去离子水清洗芯片5分钟,最后用热氮气吹干芯片;
(e)真空镀膜,对步骤(d)得到的芯片表面用真空镀膜技术蒸镀金/金铍/金层,厚度分别为其中金的质量分数为98%±0.1%,铍的质量分数为2%±0.1%;
(f)光刻,对扩展电极2处用光刻胶保护,使用金刻蚀液在常温条件下将剩余金属层去除,当芯片表面颜色金色消失时即停止;金刻蚀液由200g碘(分析纯)与300g碘化钾(分析纯)加3000ml超纯水配置而成;
(g)去胶清洗,对步骤(f)得到的芯片进行去胶清洗,方法同步骤(d);
(h)等离子刻蚀,对步骤(g)得到的芯片P面除电流阻挡槽(4)以外部分涂上耐高温负性光刻胶,匀胶速度为3000转/分,对电流阻挡槽(4)部分进行等离子刻蚀(ICP)得到电流阻挡槽,刻蚀气体为三氯化硼、乙烯、氩气和氦气,其流量分别为:三氯化硼:乙烯:氩气:氦气的体积比为35:2:60:40,刻蚀时腔体压力维持在40Torr,对GaP层刻蚀深度为 刻蚀深度控制通过在线监测实现,以达到有源区为止;
(i)去胶清洗,对步骤(h)得到的芯片进行去胶清洗,方法同步骤(d);
(j)欧姆接触,通过氮气氛围下450-480℃高温融合10分钟将扩展电极2与磷化嫁层形成欧姆接触。
采用上述方法制作的红黄光LED芯片,芯片尺寸为9mil,在20mA电流下,LED芯片光效达34-38lm/w,比常规制作方法制作的LED芯片光效提高0.7倍。
实施例3
同实施例1,所不同的是一种新型结构的LED芯片的制作步骤中,步骤(a)中有源层的厚度为9μm,磷化嫁层3的厚度为9μm;步骤(c)中的正性光刻胶粘度为30PaS,匀胶速度为3000转/分;步骤(f)中的金刻蚀液为碘与碘化钾混合溶液,由250g碘与250g碘化钾加3000ml超纯水配置而成;所述步骤(h)中的刻蚀气体为三氯化硼、乙烯、氩气和氦气,其流量分别为:三氯化硼:乙烯:氩气:氦气的体积比为27:5:45:60,刻蚀时腔体压力维持在40Torr,对GaP层刻蚀深度为
采用上述方法制作的红黄光LED芯片,芯片尺寸为9mil,在20mA电流下,LED芯片光效达28-30lm/w,比常规制作方法制作的LED芯片光效提高0.4倍。
实施例4
一种新型结构的LED芯片,包括N面电极、衬底、有源层、磷化嫁层3、P面焊线电极1和扩展电极2,自下而上依次为N面电极、衬底、有源层和磷化嫁层3,磷化嫁层3为正方形;P面焊线电极1为圆形,位于磷化嫁层3上;P面焊线电极1与磷化嫁层3之间有铟镓磷层,铟镓磷层厚度为铟镓磷层中铟含量为49%,镓含量为27%,余量为磷。磷化嫁层上有电流阻挡槽4;N面电极的厚度为材料为金锗合金,其中金的质量分数为97.1%,锗的质量分数为2.9%;衬底的厚度为380μm,材料为砷化镓;有源层的厚度为9μm,材料为铝镓铟磷;磷化嫁层3的厚度为7μm,材料为磷化镓;P面焊线电极1的厚度为3.5μm,材料为金;扩展电极2的厚度为材料为金铍合金,其中金的质量分数为99%,铍的质量分数为1%;扩展电极2为长条形,扩展电极2有四条,均匀分布在扩展电极2的四周,扩展电极2一端与P面焊线电极1连接,另一端与磷化嫁层3边的中点上;电流阻挡槽4有四条,每一条都是一端连接在P面焊线电极1上,另一端连接到磷化嫁层3的拐角处。P面焊线电极1与铟镓磷层不形成欧姆接触,扩展电极2与磷化嫁层通过高温融合氮气氛围下400℃合金10分钟形成欧姆接触。该红黄光LED芯片,比常规制作方法制作的LED芯片光效提高0.6倍。
实施例5
同实施例1,所不同的是N面电极的厚度为材料为金锗合金,其中金的质量分数为96.9%,锗的质量分数为3.1%;衬底的厚度为340μm,材料为砷化镓;有源层的厚度为6μm,材料为铝镓铟磷,铟镓磷层中铟含量为51%,镓含量为26%,余量为磷;磷化嫁层3的厚度为9μm,材料为磷化镓;P面焊线电极1的厚度为2.7μm,材料为金;扩展电极2的厚度为材料为金铍合金,其中金的质量分数为98.9%,铍的质量分数为1.1%;扩展电极2与磷化嫁层通过高温融合氮气氛围下450℃合金10分钟形成欧姆接触。该红黄光LED芯片,比常规制作方法制作的LED芯片光效提高0.5倍。
实施例5
同实施例1,所不同的是N面电极的厚度为材料为金锗合金,其中金的质量分数为979%,锗的质量分数为3%;衬底的厚度为360μm,材料为砷化镓;有源层的厚度为5μm,材料为铝镓铟磷;磷化嫁层3的厚度为6μm,材料为磷化镓;P面焊线电极1的厚度为2.5μm,材料为金;扩展电极2的厚度为材料为金铍合金,其中金的质量分数为99.1%,铍的质量分数为0.9%;扩展电极2与磷化嫁层通过高温融合氮气氛围下500℃合金10分钟形成欧姆接触。该红黄光LED芯片,比常规制作方法制作的LED芯片光效提高0.4倍。

Claims (10)

1.一种新型结构的LED芯片,包括N面电极、衬底、有源层、磷化嫁层(3)、P面焊线电极(1)和扩展电极(2),自下而上依次为N面电极、衬底、有源层和磷化嫁层(3),磷化嫁层(3)为正方形;其特征在于:所述的P面焊线电极(1)为圆形,位于磷化嫁层(3)上;所述的P面焊线电极(1)与磷化嫁层(3)之间有铟镓磷层,磷化嫁层上有电流阻挡槽(4);所述的N面电极的厚度为材料为金锗合金,其中金的质量分数为97%±0.1%,锗的质量分数为3%±0.1%;所述的衬底的厚度为340-380μm,材料为砷化镓;所述的有源层的厚度为5-9μm,材料为铝镓铟磷;所述的磷化嫁层(3)的厚度为6-9μm,材料为磷化镓;所述的P面焊线电极(1)的厚度为2.5-3.5μm,材料为金;所述的扩展电极(2)的厚度为材料为金铍合金,其中金的质量分数为99%±0.1%,铍的质量分数为1%±0.1%;所述的扩展电极(2)为长条形,扩展电极(2)有四条,均匀分布在扩展电极(2)的四周,扩展电极(2)一端与P面焊线电极(1)连接,另一端与磷化嫁层(3)边的中点上;所述的电流阻挡槽(4)有四条,每一条都是一端连接在P面焊线电极(1)上,另一端连接到磷化嫁层(3)的拐角处。
2.根据权利要求1所述的一种新型结构的LED芯片,其特征在于:所述的铟镓磷层厚度为
3.根据权利要求1所述的一种新型结构的LED芯片,其特征在于:所述的电流阻挡槽位于芯片P面对角线上。
4.根据权利要求1所述的一种新型结构的LED芯片,其特征在于:所述的P面焊线电极(1)与铟镓磷层不形成欧姆接触,所述的扩展电极(2)与磷化嫁层形成欧姆接触。
5.一种新型结构的LED芯片的制作方法,包括以下步骤:
(a)生长铟镓磷层,利用金属有机气相外延生长技术在LED芯片P面生长铟镓磷层,MOCVD的气相反应物为三甲基铟、三甲基镓和磷烷,质量比例为1:1:100,在700℃及压力50Torr条件下生长厚度为的铟镓磷层;
(b)光刻,使用掩膜板对步骤(a)得到的芯片P面进行光刻,掩膜板上有刻蚀孔(5)和P面焊线电极(1);
(c)湿法刻蚀,在步骤(b)得到的芯片P面焊线电极(1)上均匀涂布正性光刻胶,然后利用光刻版作为掩膜对芯片进行光刻;
(d)去胶清洗,对步骤(c)得到的芯片进行去胶清洗,即先用去离子水清洗芯片5分钟,然后用丙酮在80℃条件下浸泡芯片30分钟,再使用去离子水清洗芯片5分钟,最后用热氮气吹干芯片;
(e)真空镀膜,对步骤(d)得到的芯片表面用真空镀膜技术蒸镀金/金铍/金层,厚度分别为
(f)光刻,对扩展电极(2)处用光刻胶保护,使用金刻蚀液在常温条件下将剩余金属层去除,当芯片表面颜色金色消失时即停止;
(g)去胶清洗,对步骤(f)得到的芯片进行去胶清洗,方法同步骤(d);
(h)等离子刻蚀,对步骤(g)得到的芯片P面除电流阻挡槽(4)以外部分涂上耐高温负性光刻胶,匀胶速度为3000转/分,对电流阻挡槽(4)部分进行等离子刻蚀(ICP)得到电流阻挡槽;
(i)去胶清洗,对步骤(h)得到的芯片进行去胶清洗,方法同步骤(d);
(j)欧姆接触,通过氮气氛围下400-500℃高温融合10分钟将扩展电极(2)与磷化嫁层形成欧姆接触。
6.根据权利要求5所述的一种新型结构的LED芯片的制作方法,其特征在于:所述步骤(b)中的掩膜版上的刻蚀孔为圆形,刻蚀孔的直径为10μm,间隔为5μm,P面焊线电极位于掩膜版中心。
7.根据权利要求5所述的一种新型结构的LED芯片的制作方法,其特征在于:所述步骤(c)中的正性光刻胶粘度为30-50PaS,匀胶速度为3000-4000转/分。
8.根据权利要求5所述的一种新型结构的LED芯片的制作方法,其特征在于:所述步骤(c)中的湿法刻蚀液为盐酸:磷酸:硫酸:双氧水按体积比1:3:1:2配制得到,刻蚀时,将芯片浸入刻蚀液中并超声,当芯片表面颜色变为亮红色时停止刻蚀。
9.根据权利要求5所述的一种新型结构的LED芯片的制作方法,其特征在于:所述步骤(e)中的金/金铍/金层中金的质量分数为98%±0.1%,铍的质量分数为2%±0.1%。
10.根据权利要求5-9中任意一项所述的一种新型结构的LED芯片的制作方法,其特征在于:所述步骤(f)中的金刻蚀液为碘与碘化钾混合溶液,由200-250g碘与250-300g碘化钾加3000ml超纯水配置而成;所述步骤(h)中的刻蚀气体为三氯化硼、乙烯、氩气和氦气,其流量分别为:三氯化硼:乙烯:氩气:氦气的体积比为(20-35):(2-8):(30-60):(40-80),刻蚀时腔体压力维持在40Torr,对GaP层刻蚀深度为
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