CN104201264A - 一种具有高可靠性电极的红外发光二极管制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种具有高可靠性电极的红外发光二极管制作方法：提供外延层，在外延层第二型导电层上蒸镀金属反射镜，将其键合在基板上；去除外延衬底，露出微粗化层；在微粗化层表面形成粗化形貌；去除部分微粗化层，微粗化层剩余区域制作焊盘电极，而微粗化层的去除区域露出欧姆接触层；在露出的欧姆接触层表面形成扩展电极图形；形成焊盘电极和扩展电极；逐层去除裸露的欧姆接触层、腐蚀截止层直至露出粗化层；在粗化层的裸露区域形成表面粗化形貌；在基板背面蒸镀背电极，裂片即得。本发明有效提高焊台电极的可靠性，解决焊台电极由于粘附性差而容易脱落的问题，也解决打金线时焊台电极下的外延层容易被打碎的封装难题。
Description
技术领域
本发明涉及发光二极管技术领域，尤其是指一种具有高可靠性电极的红外发光二极管制作方法。
背景技术
红外发光二极管具有低功耗、尺寸小和可靠性高等优点，被广泛应用于通信、遥感装置等领域。现有技术中，采用金属有机化合物气相外延生长具有量子阱的外延结构取得较高的内量子效率；同时，采用金属反射镜及表面粗化等倒装芯片制作工艺，提升红外发光二极管的外量子效率。
由于倒装芯片工艺步骤复杂，现有技术中采用的制作工艺产生的电极可靠性较差。公开号为CN103682023A公开一种LED结构及其电极的形成方法，包括LED外延层；透明导电膜，覆盖在LED外延层，透明导电膜上具有一个或多个贯穿该透明导电膜的孔洞；焊盘，位于透明导电膜上并填充所述孔洞。
该LED结构通过采用焊盘填充透明导电膜中的孔洞，使得焊盘被固定在LED芯片表面，能够有效预防掉焊盘或掉电极。但是，由于其需制作透明导电膜和开孔，增加了制作成本，而且导电膜和外延层的粘附性具有不确定性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有高可靠性电极的红外发光二极管制作方法，有效提高电极的可靠性，解决焊台电极容易与外延层脱落或封装打线时容易打碎焊台电极下方外延材料的问题。
为达成上述目的，本发明的解决方案为：
一种具有高可靠性电极的红外发光二极管制作方法，包括以下步骤：
一，在外延衬底上自下而上依次形成微粗化层、欧姆接触层、腐蚀截止层、粗化层、第一型导电层、有源层及第二型导电层；
二，在第二型导电层上蒸镀金属反射镜；
三，将金属反射镜的表面键合在基板上；
四，采用湿法腐蚀去除外延衬底，露出微粗化层；
五，采用粗化液蚀刻微粗化层，在微粗化层表面形成粗化形貌；
六，采用掩膜、光刻、湿法腐蚀去除除中心电极区域外的其它部分的微粗化层，而微粗化层的去除区域裸露出欧姆接触层；
七，采用掩膜、光刻技术在裸露的欧姆接触层表面形成扩展电极图形；在微粗化层的剩余区域上形成焊盘电极图形；
八，采用金属蒸镀形成焊盘电极和扩展电极；接着在焊盘电极和扩展电极表面形成保护层；
九，采用湿法腐蚀逐层去除裸露的欧姆接触层、腐蚀截止层直至露出粗化层；
十，在裸露的粗化层表面形成粗化形貌；
十一，在基板背面蒸镀背电极，去除焊盘电极和扩展电极的保护层，裂片即得。
进一步，微粗化层经粗化后的表面粗糙度小于100nm。
进一步，微粗化层材料包括(AlxGa1-x)0.5In0.5P，且0.6≥x≥0.4。采用较低Al组分的铝镓铟磷材料能较容易控制粗化工艺在外延层的表面形成微粗化形貌，避免粗化速率太快不易控制和粗化形貌容易形成尖峰的锥形结构。采用较高Al组分的铝镓铟磷材料能更容易使焊盘电极与外延层形成非欧姆接触。但太高Al组分的铝镓铟磷材料容易导致材料氧化而影响焊台电极的粘附性。因此，铝镓铟磷材料Al组分采用0.6≥x≥0.4较合适。
进一步，微粗化层的厚度为150-200nm。微粗化层厚度设计要求薄些，避免由于扩展电极和焊盘电极之间的水平高度差大，以至于蒸镀扩展电极和焊盘电极时需要蒸镀较厚的金属，且存在增大串联电阻的隐患，所以厚度设计薄些可以减少制作成本且降低对光电性能的影响。但由于在微粗化层表面形成的粗糙度设置范围不大于100nm，微粗化层采用太薄的厚度容易导致腐蚀穿透微粗化层。所以采用150至200nm的微粗化层厚度较合适。
进一步，欧姆接触层的材料包括AlxGa1-xAs，0.1≥x≥0。
进一步，欧姆接触层的厚度为50-200nm。
进一步，腐蚀截止层的材料包括AlGaInP。
进一步，腐蚀截止层的厚度为50-100nm。
进一步，粗化层的材料包括AlGaAs。微粗化层、欧姆接触层、与腐蚀截止层、粗化层间隔采用不同材料体系，方便使用湿法腐蚀，使得制作工艺简单且成本较低。欧姆接触层、腐蚀截止层采用较薄的厚度设计，可避免由于扩展电极与粗化的表面水平高度差大，导致扩展电极的高度与宽带失配。
一种具有高可靠性电极的红外发光二极管，包括外延发光结构，在外延发光结构上形成粗化层，在粗化层上形成腐蚀截止层，在腐蚀截止层上形成欧姆接触层，欧姆接触层表面设置扩展电极；微粗化层设置在欧姆接触层上，焊盘电极设置在微粗化层上，与扩展电极连接导通；在发光结构的另一面设置金属反射镜，金属反射镜上设置基板，基板上设置背电极。
进一步，外延发光结构包括第一型导电层、有源层、第二型导电层；有源层一侧设置第一型导电层，粗化层与第一型导电层相接触；另一侧设置第二型导电层，金属发射镜与第二型导电层相接触。
进一步，微粗化层经粗化后的表面粗糙度小于100nm。微粗化层材料包括(AlxGa1-x)0.5In0.5P，且0.6≥x≥0.4。微粗化层的厚度为150-200nm。欧姆接触层的材料包括AlxGa1-xAs，0.1≥x≥0。欧姆接触层的厚度为50-200nm。腐蚀截止层的材料包括AlGaInP。腐蚀截止层的厚度为50-100nm。粗化层的材料包括AlGaAs。
采用上述方案后，本发明的焊盘电极设置在微粗化层，在微粗化层表面形成微细的粗化表面形貌，增加焊盘电极与外延发光结构的接触面，有效提高焊盘电极与外延层粘附力，解决现有常规技术在光滑的外延发光结构表面蒸镀焊盘电极，导致焊盘电极与外延层结合力小容易掉电极的问题；也解决传统工艺采用经过表面粗化工艺后，在粗糙的外延层表面蒸镀焊盘电极，导致焊盘电极下方外延层容易被打碎的问题。
同时，本发明焊盘电极制作在微粗化层，焊盘电极与外延层形成非欧姆接触，而扩展电极设置在欧姆接触层上且与焊盘电极相连接，增加电流扩展的效果，提高了红外发光二极管的发光效率。
附图说明
图1是本发明实施例一外延发光结构示意图；
图2是本发明实施例一二极管制作过程示意图一；
图3是本发明实施例一二极管制作过程示意图二（显露微粗化层）；
图4是本发明实施例一二极管制作过程示意图三（制作焊盘电极）；
图5是本发明实施例一二极管结构的正面示意图；
图6是图5AA方向剖面的二极管结构示意图；
图7是图5BB方向剖面的二极管结构示意图。
标号说明
衬底1 微粗化层2
欧姆接触层3 腐蚀截止层4
粗化层5 第一型导电层6
有源层7 第二型导电层8
金属反射镜9 硅基板10
焊盘电极11 扩展电极12
背电极13。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明做详细描述。
实施例一
参阅图1至图7所示，本发明揭示的一种具有高可靠性电极的红外发光二极管及其制作方法实施例一。
如图1所示，GaAs衬底1的上表面由下自上依次为微粗化层2、欧姆接触层3、腐蚀截止层4、粗化层5、第一型导电层6、有源层7及第二型导电层8。
所述微粗化层2的材料为(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P三五族化合物，且微粗化层厚度为200nm。
所述欧姆接触层3的材料具体为GaAs三五族化合物，且欧姆接触层3的厚度为100nm。
腐蚀截止层4的材料包括(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P三五族化合物，且腐蚀截止层4厚度为250nm。
所述粗化层5的材料为Al0.55Ga0.45As三五族化合物，且粗化层5厚度为1.8μm。
一种具有高可靠性电极的红外发光二极管制作方法，包括以下步骤：
一，在GaAs衬底1的上表面由下自上依次设置微粗化层2、欧姆接触层3、腐蚀截止层4、粗化层5、第一型导电层6、有源层7及第二型导电层8。
二，在第二型导电层上蒸镀金属反射镜9。
三，将金属反射镜的表面键合在具有导电性的硅基板10，且整体结构倒置过来，如图2所示。
四、采用湿法腐蚀去除GaAs衬底1，露出微粗化层2的表面。
五，采用粗化液蚀刻微粗化层2，在微粗化层2表面形成80nm的表面粗化深度，如图3所示。
六，采用掩膜、光刻、湿法腐蚀等技术去除部分微粗化层2，微粗化层2的剩余区域为制作焊盘电极11的圆形区域，而微粗化层2的去除区域露出欧姆接触层3，如图4所示。
七，采用掩膜、光刻等技术在露出的欧姆接触层3表面形成扩展电极12图形；在微粗化层2的剩余区域上形成焊盘电极11图形。
八，采用金属蒸镀工艺形成焊盘电极11和扩展电极12，且形成焊盘电极11及扩展电极12的保护层。
九，采用湿法腐蚀分别去除欧姆接触层3设置扩展电极12之外区域、腐蚀截止层4覆盖设置扩展电极12的欧姆接触层3之外区域，露出粗化层5覆盖焊盘电极11及扩展电极12之外区域。
十，采用粗化液蚀刻粗化层5的露出区域的表面，形成表面粗化形貌。
十一，在硅基板10背面蒸镀背电极13，去除焊盘电极11及扩展电极12的保护层，裂片后得到如图5、6、7所示的红外发光二极管。
所述方法制作的一种具有高可靠性电极的红外发光二极管，包括有源层7一侧设置第一型导电层6，第一型导电层6上设置粗化层5，粗化层5上设置腐蚀截止层4，腐蚀截止层4上设置欧姆接触层3，欧姆接触层3表面形成扩展电极12；微粗化层2设置在欧姆接触层3上，焊盘电极11设置在微粗化层2上，且与扩展电极12连接导通。有源层7另一侧设置第二型导电层8；第二型导电层8上设置金属反射镜9，金属反射镜9上设置硅基板10，硅基板10上设置背电极13。
实施例二
实施例二与实施例一的区别在于：所述微粗化层2的材料为(Al0.4Ga0.6)0.5In0.5P三五族化合物，且微粗化层2的厚度为300nm。
所述欧姆接触层3的材料为GaAs三五族化合物，且欧姆接触层3的厚度为150nm。
所述腐蚀截止层4的材料包括(Al0.8Ga0.2)0.5In0.5P三五族化合物，且腐蚀截止层4厚度为150nm。
所述粗化层5的材料为Al0.45Ga0.55As三五族化合物，且粗化层5厚度为2μm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。
Claims (9)
1.一种具有高可靠性电极的红外发光二极管制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
一，在外延衬底上自下而上依次形成微粗化层、欧姆接触层、腐蚀截止层、粗化层、第一型导电层、有源层及第二型导电层；
二，在第二型导电层上蒸镀金属反射镜；
三，将金属反射镜的表面键合在基板上；
四，采用湿法腐蚀去除外延衬底，露出微粗化层；
五，采用粗化液蚀刻微粗化层，在微粗化层表面形成粗化形貌；
六，采用掩膜、光刻、湿法腐蚀去除除中心电极区域外的其它部分的微粗化层，而微粗化层的去除区域裸露出欧姆接触层；
七，采用掩膜、光刻技术在裸露的欧姆接触层表面形成扩展电极图形；在微粗化层的剩余区域上形成焊盘电极图形；
八，采用金属蒸镀形成焊盘电极和扩展电极；接着在焊盘电极和扩展电极表面形成保护层；
九，采用湿法腐蚀逐层去除裸露的欧姆接触层、腐蚀截止层直至露出粗化层；
十，在裸露的粗化层表面形成粗化形貌；
十一，在基板背面蒸镀背电极，去除焊盘电极和扩展电极的保护层，裂片即得。
2.如权利要求1所述的一种具有高可靠性电极的红外发光二极管制作方法，其特征在于，微粗化层经粗化后的表面粗糙度小于100nm。
3.如权利要求1所述的一种具有高可靠性电极的红外发光二极管制作方法，其特征在于，微粗化层材料包括(AlxGa1-x)0.5In0.5P，且0.6≥x≥0.4。
4.如权利要求1所述的一种具有高可靠性电极的红外发光二极管制作方法，其特征在于，微粗化层的厚度为150-200nm。
5.如权利要求1所述的一种具有高可靠性电极的红外发光二极管制作方法，其特征在于，欧姆接触层的材料包括AlxGa1-xAs，0.1≥x≥0。
6.如权利要求1所述的一种具有高可靠性电极的红外发光二极管制作方法，其特征在于，欧姆接触层的厚度为50-200nm。
7.如权利要求1所述的一种具有高可靠性电极的红外发光二极管制作方法，其特征在于，腐蚀截止层的材料包括AlGaInP。
8.如权利要求1所述的一种具有高可靠性电极的红外发光二极管制作方法，其特征在于，腐蚀截止层的厚度为50-100nm。
9.如权利要求1所述的一种具有高可靠性电极的红外发光二极管制作方法，其特征在于，粗化层的材料包括AlGaAs。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20141210 |