CN104659165A - 一种GaN基发光二极管芯片的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种GaN基发光二极管芯片的制备方法，包括以下步骤：（1）在p型GaN层的表面生长透明导电膜；（2）在透明导电膜表面制作出透明导电膜的导电层图形；（3）进行预烘烤，去除GaN基外延片表面水分及溶剂，制作出p型GaN台面结构光刻胶图形；（4）根据台面结构的图形刻蚀出台面结构，在n型GaN层上制备出台面；（5）分别在透明导电膜和n型GaN层的台面上制备p型电极和n型电极，得到GaN基发光二极管芯片；（6）在GaN基发光二极管芯片表面上制作钝化层。本发明省去常规的工艺中腐蚀后去胶步骤，简化了工艺流程，缩短了生产周期，提高工作效率，同时又降低了原材料的消耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种GaN基发光二极管芯片的制备方法，属于光电子技术领域。
背景技术
光刻工艺是把掩膜版上的图形转移到晶片上，使晶片上具有想要制作的器件的光刻胶图形形貌，为了将器件的图形结构转移到晶片上，就需要对光刻后的晶片进行微细图形化处理。处理方法通常采用湿法腐蚀和干法刻蚀等。湿法腐蚀是把进行光刻前所沉积的薄膜中没有被光刻胶覆盖和保护的部分用化学溶液去除，以完成转移掩膜图形到薄膜上面的目的。干法刻蚀方法为ICP（Inductive Coupled Plasma，感应耦合等离子体）刻蚀。ICP刻蚀过程中，在高频射频源的作用下ICP刻蚀设备腔室内通入的气体会形成等离子体，在内建电场的作用下会轰击晶片表面以物理的作用刻蚀光刻前所沉积的薄膜层，同时形成的原子团会以化学作用刻蚀薄膜层。GaN基发光二极管芯片的制备有许多方法，如中国专利文献CN103137810A公开的《一种利用两次划片制备的GaN基发光二极管芯片及其制备方法》、CN103515495A公开的《一种GaN基发光二极管芯片的生长方法》、CN104022200A公开的《一种GaN基发光二极管芯片及其制备方法》以及CN102324450A公开的《GaN基发光二极管芯片及其制备方法》。
但是目前，在制备GaN基发光二极管芯片的过程中，很多时候需要对晶片进行多次连续细微图形化处理，每处理完一次，都需要去胶，然后再重新制作新的光刻胶图形。使得工艺过程时间比较长，步骤繁多。CN101154049公开的《一种制备光刻胶图形的方法》以及CN1175788公开的《在半导体晶片上形成光刻胶图形的方法》也存在同样的问题。
发明内容
针对现有GaN基发光二极管芯片制备技术存在的时间较长、步骤较多的问题，本发明提出了一种流程简化，工作效率提高，同时又降低了原材料消耗的GaN基发光二极管芯片的制备方法。
本发明的GaN基发光二极管芯片的制备方法，包括以下步骤：
（1）在GaN基发光二极管外延片的p型GaN层的表面生长一层氧化铟锡（ITO，Indium Tin Oxide）透明导电膜；
（2）在透明导电膜表面涂上正性光刻胶，对正性光刻胶进行光刻，光刻出电流扩展层台面图形（即小台图形），对GaN基外延片上光刻前所沉积的透明导电膜进行湿法腐蚀，腐蚀出由透明导电膜构成的电流扩展层台面图形；
（3）对腐蚀后的GaN基外延片进行预烘烤，去除表面水分及溶剂，提高表面和光刻胶的粘附性，然后在GaN基外延片表面匀正性光刻胶、曝光和显影，制作出p型GaN台面结构光刻胶图形；
（4）根据台面结构的图形通过干法刻蚀沿GaN基外延片的p型GaN层到n 型GaN层刻蚀出台面结构，在n 型GaN层上制备出台面，同时去除表面的光刻胶；
（5）分别在透明导电膜和n 型GaN层的台面上制备p型电极和n型电极，得到GaN基发光二极管芯片；
（6）在GaN基发光二极管芯片表面上制作钝化层。
所述步骤（1）的透明导电膜的厚度为1000埃－3000埃。
所述步骤（2）中透明导电膜表面所涂的正性光刻胶的厚度为7000埃-30000埃。
所述步骤（3）中GaN基外延片表面匀正性光刻胶的厚度应大于做透明导电膜时正性光刻胶的厚度，以利于光刻胶对已形成的台阶的完全覆盖及涂胶后光刻胶表面的平坦化，且光刻胶厚度要足够抵挡干法刻蚀。
所述步骤（6）中的钝化层厚度为500埃－1500Å。
所述步骤（6）中钝化层为氧化硅薄膜。
本发明通过在p型GaN层的表面先蒸镀透明导电膜(ITO),然后在ITO膜上匀正性光刻胶，通过曝光、显影和腐蚀制做出透明导电膜台面，腐蚀后GaN基外延片直接冲水甩干，然后进行表面预烘烤，去除水分和表面溶剂，接下来在表面匀正性光刻胶，经过曝光显影制作出P型GaN台面光刻胶图形，再经过ICP刻蚀形成P型GaN外延层台面。本发明中省去常规的工艺中腐蚀后去胶步骤，简化了工艺流程，缩短了生产周期，提高工作效率，同时又降低了原材料的消耗。
附图说明
图1是本发明中步骤（1）在GaN基外延片上生长透明导电膜的示意图。
图2是本发明步骤（2）制得具有透明导电膜的电流扩展层台面图形（即小台图形），且腐蚀后不去胶示意图。
图3是本发明步骤（3）制得p型GaN台面光刻胶图形显影后的示意图。
图4是本发明中的步骤（4）制得p型GaN台面的示意图。
图5是本发明中的步骤（5）制得具有金属电极的GaN基外延片的示意图。
图6是本发明中的步骤（6）制得具有钝化层的GaN基外延片的示意图。
图中：1、透明导电层，2、p型GaN层，3、量子阱层，4、n型GaN层，5、用于制作透明导电层的正性光刻胶，6、用于制作p型GaN层台面的正性光刻胶，7、金属电极，8、钝化层。
具体实施方式
本发明的GaN基发光二极管芯片的制备方法，具体步骤如下：
（1）首先如图1所示，在GaN基外延片的p型GaN层2的上表面镀上ITO透明导电膜，厚度为700－3000埃。
（2）在GaN基外延片表面匀正性光刻胶5，光刻胶的厚度7000-30000埃，通过对准、曝光、显影和烘干对所述正性光刻胶5进行光刻，光刻出可供后续腐蚀的透明导电层台面图形（由透明导电膜构成的电流扩展层台面图形），然后用ITO腐蚀液腐蚀出透明导电层台面图形，冲水甩干，此处不需要去除表面光刻胶，如图2所示。
（3）将腐蚀完带有正性光刻胶5的GaN基外延片直接放入烘箱进行预烘烤后制作p型GaN台面图形。
具体方法为：将腐蚀完带有正性光刻胶的GaN基外延片直接放入烘箱进行预烘烤（90℃-120℃），时间10-30分钟，去除GaN基外延片表面水分及溶剂，然后在GaN基外延片表面匀正性光刻胶6，厚度2μm -6μm（优选3μm），通过曝光、显影和烘干对所述正性光刻胶6进行光刻，光刻出可供后续ICP刻蚀出台面结构的图形（如图3所示）。
（4）将带有p型GaN台面光刻胶图形的GaN基外延片放入120℃的烘箱烘烤30分钟，然后取出冷却后进行ICP刻蚀，如图4所示，利用ICP干法刻蚀方法，沿GaN基外延片的p型GaN层1、量子阱层2到n 型GaN层3刻蚀出台面结构，同时去除表面残留的光刻胶。
（5）如图5所示，制备金属电极7，也就是分别在ITO透明导电膜1和n 型GaN层4的台面上制备p型电极和n型电极，制得GaN基发光二极管芯片。
具体方法为：在经步骤（4）处理后的GaN基外延片上涂上3.5μm厚的负性光刻胶，进行对准、曝光、显影和烘干后对所述负性光刻胶进行光刻，其中用热板在98℃下烘烤1-2分钟对准，然后在紫外线下曝光5-20秒，再烘干后使用四甲基氢氧化铵显影10-30秒，使用热板在98℃下烘烤1-2分钟，在ITO透明导电膜4和n 型GaN层3上光刻出p型电极和n型电极区域；最后利用电子束蒸发法在所述p型电极区域和n型电极区域分别沉积2μm厚的Cr金属层和Au金属层，剥离负性光刻胶后得到p型金属电极和n型金属电极。
（6）如图6所示，对步骤（5）所制得的GaN基发光二极管芯片制备钝化层8
使用PECVD（化学气相沉积法）首先在GaN基发光二极管芯片的上表面沉积一层500－1500Å的氧化硅薄膜作为钝化层8（露出金属电极7），然后在钝化层8的表面涂上2μm的正性光刻胶，使用热板在98℃下烘烤1-2分钟对准，然后在紫外线下曝光5-20秒，再烘干后使用四甲基氢氧化铵显影10-30秒，使用热板在98℃下烘烤1-2分钟，放入SiO2腐蚀液中腐蚀30-60秒，腐蚀掉未被光刻胶保护的SiO2薄膜，放入丙酮中超声5-10分钟，然后在乙醇中超声10分钟，取出后使用去离子水冲洗10分钟，去除表面的光刻胶，形成钝化层的制作，得到GaN基发光二极管。
Claims (6)
1.一种GaN基发光二极管芯片的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
（1）在p型GaN层的表面生长一层氧化铟锡透明导电膜；
（2）在透明导电膜表面涂上正性光刻胶，对正性光刻胶进行光刻，光刻出电流扩展层台面图形，对GaN基外延片上光刻前所沉积的透明导电膜进行湿法腐蚀，腐蚀出由透明导电膜构成的电流扩展层台面图形；
（3）对腐蚀后的GaN基外延片进行预烘烤，去除表面水分及溶剂，提高表面和光刻胶的粘附性，然后在表面匀正性光刻胶、曝光和显影，制作出p型GaN台面结构光刻胶图形；
（4）根据台面结构的图形通过干法刻蚀沿GaN基外延片的p型GaN层到n 型GaN层刻蚀出台面结构，在n 型GaN层上制备出台面，同时去除表面的光刻胶；
（5）分别在透明导电膜和n 型GaN层的台面上制备p型电极和n型电极，得到GaN基发光二极管芯片；
（6）在GaN基发光二极管芯片表面上制作钝化层。
2.根据权利要求1所述的GaN基发光二极管芯片的制备方法，其特征是，所述步骤（1）的透明导电膜的厚度为1000埃－3000埃。
3.根据权利要求1所述的GaN基发光二极管芯片的制备方法，其特征是，所述步骤（2）中透明导电膜表面所涂的正性光刻胶的厚度为7000埃-30000埃。
4.根据权利要求1所述的GaN基发光二极管芯片的制备方法，其特征是，所述步骤（3）中GaN基外延片表面匀正性光刻胶的厚度大于做透明导电膜时正性光刻胶的厚度，以利于光刻胶对已形成的台阶的完全覆盖及涂胶后光刻胶表面的平坦化，且光刻胶厚度要足够抵挡干法刻蚀。
5.根据权利要求1所述的GaN基发光二极管芯片的制备方法，其特征是，所述步骤（6）中的钝化层厚度为500埃－1500Å。
6.根据权利要求1所述的GaN基发光二极管芯片的制备方法，其特征是，所述步骤（6）中钝化层为氧化硅薄膜。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |