CN104733583A - 一种反极性的AlGaInP基发光二极管的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种反极性的AlGaInP基发光二极管的制造方法,属于光电子技术领域,本发明在粗化的n型铝镓铟磷限制层上先通过生长一层临时性的介质薄膜,避免在制作n主电极工艺中对n型铝镓铟磷限制层造成二次污染,同时避免了n型铝镓铟磷限制层长时间暴露在空气中而产生氧化,并通过湿法清洗和腐蚀工艺,再次暴露出粗化的n型铝镓铟磷限制层,保持新鲜的粗化界面,提高了电极与外延层的附着性,极大地提升了产品的质量可靠性和良率。
Description
技术领域
本发明属于光电子技术领域,特别是高亮度AlGaInP基发光二极管的生产技术领域。
背景技术
高亮度AlGaInP发光二极管已广泛应用于高效固态照明领域中,如显示屏、汽车用灯、背光源、交通信号灯、景观照明等。由于常规的GaAs衬底的禁带宽度比AlGaInP窄,有源区所产生的向下方发射的光子将会被吸收,导致发光效率大幅度降低。为了避免向下方发射的光子被吸收,提高发光效率,可利用禁带宽度比AlGaInP宽的GaP衬底取代GaAs衬底,但是该工艺技术存在使用设备复杂、合格率低、制造成本高的缺点。针对衬底材料和工艺技术的限制,采用衬底转移方式,并增加金属全方位反射镜来制造反极性结构的AlGaInP基发光二极管,可以大幅度发光效率,降低制造成本。
现有的反极性AlGaInP发光二极管工艺流程是:通过金属粘结层将外延片倒装在永久衬底上,然后去除临时衬底、缓冲层和阻挡层,再在n型砷化镓层表面制作图案化n型扩展电极,再去除n型扩展电极以外区域的n型砷化镓层,并对n型铝镓铟磷限制层表面进行粗化处理后直接在粗化的n型铝镓铟磷限制层局部区域上制作n主电极。在制作n主电极过程中很容易对n型铝镓铟磷限制层造成二次污染,而且容易造成n型铝镓铟磷限制层长时间暴露在空气中而产生氧化,导致n主电极与n型铝镓铟磷限制层的附着性差,在封装时焊线的作用下容易造成n主电极脱落,造成产品不能正常使用,严重影响产品的使用可靠性。
发明内容
为解决上述问题,本发明旨在提供种一种便于生产、高可靠性、制造成本低的反极性的AlGaInP基发光二极管的制造方法。
本发明包括以下步骤:
1)在临时衬底上外延制成包括缓冲层、阻挡层、n型砷化镓层、n型铝镓铟磷限制层、有源层、p型铝镓铟磷限制层和p型导电窗口层的发光二极管外延片;
2)在发光二极管外延片的p型导电窗口层上制作全反射镜结构层;
3)通过金属粘结层,将具有全反射镜结构层的外延片倒装在永久衬底上;
4)去除临时衬底、缓冲层和阻挡层;
5)在n型砷化镓层表面制作与n型砷化镓层具有欧姆接触的图案化n型扩展电极;
6)去除n型扩展电极以外区域的n型砷化镓层,对n型铝镓铟磷限制层表面进行粗化处理;
7)在粗化的n型铝镓铟磷限制层局部区域上制作n主电极,并使n主电极与n扩展电极形成电学连接;
8)在永久衬底表面制作p电极;
本发明特征是:在所述步骤7)之前,在粗化的n型铝镓铟磷限制层表面生长介质薄膜层,在介质薄膜层上面制作图案化的保护层和主电极光刻工艺,再去除图案化区域的介质膜层,然后制作n主电极。
本发明在粗化的n型铝镓铟磷限制层上先通过生长一层临时性的介质薄膜,避免在制作n主电极工艺中对n型铝镓铟磷限制层造成二次污染,同时避免了n型铝镓铟磷限制层长时间暴露在空气中而产生氧化,并通过湿法清洗和腐蚀工艺,再次暴露出粗化的n型铝镓铟磷限制层,保持新鲜的粗化界面,提高了电极与外延层的附着性,极大地提升了产品的质量可靠性和良率。
另外,本发明所述介质薄膜层为采用PECVD生长的SiO2或SiN。采用SiO2或SiN材料作为介质薄膜层的工艺与相应芯片制作工序的工艺配性佳,起到了防护n型铝镓铟磷限制层造成二次污染和氧化作用,而且容易去除。
以HF、NH4F或CH3COOH去除图案化区域的介质膜层。采用HF、NH4F或CH3COOH作为去除材料可彻底去除临时介质膜层,同时适当蚀刻n型铝镓铟磷限制层,获得图案化区域新鲜的粗化界面。
以H3PO4、HCL、HBr、HF、H2O2或I2中的至少任意一种溶液对n型铝镓铟磷限制层表面进行粗化处理,可以获得均匀可控的粗糙表面,直接增强了芯片的出光效率。
附图说明
图1至6为本发明的制作过程形成的制品截面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的制造方法进一步说明。
1、制备发光二极管外延片:在一临时GaAs衬底100上采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)依次外延生长缓冲层101、阻挡层102、n-GaAs欧姆接触层103、n-AIGaInP限制层104、MQW有源层105、p-AIGaInP限制层106和p-GaP窗口层107,其中n-GaAs欧姆接触层103 的厚度优选300埃,掺杂浓度优选1×1019cm-3以上。
在p-GaP窗口层107上蒸镀一反射镜层108,材料为SiO2/ Ag,厚度为20/500nm,SiO2开导电小孔,反射镜108同时也起到与p-GaP层109形成欧姆接触的作用。
至此,制备取得发光二极管外延片,结构如图1所示。
2、在一永久Si衬底200上表面,蒸镀2微米厚的Au作为粘结层201。形成的结构如图2所示。
3、将完成上述步骤的发光二极管外延片通过粘结层201倒装在Si衬底200上,并在350℃温度、4000kg压力条件下实现两者共晶键合。如图3所示。
4、采用氨水和双氧水混合溶液完全去除GaAs衬底100和缓冲层101,采用盐酸、磷酸和水的混合溶液完全去除阻挡层102,然后制作图案化n型扩展电极202,电极材料选用AuGeNi/Au,厚度为100/200nm,将其在420℃氮气氛围中进行熔合以获得n扩展电极202和n-GaAs欧姆接触层103形成良好的欧姆接触。形成的结构如图4所示。
5、采用磷酸和双氧水的混合溶液去除n扩展电极202以外区域的n-GaAs欧姆接触层103。
以H3PO4、HCL、HBr、HF、H2O2或I2中的至少任意一种溶液对n-AIGaInP层104表面进行粗化处理。
再以SiO2或SiN为材料采用PECVD方式在n-AIGaInP粗化层104上生长一层临时性的介质薄膜层203,然后再在介质薄膜层203上面制作图案化的保护层和主电极光刻工艺。形成的结构如图5所示。
6、采用氢氟酸、氟化铵或冰醋酸形成的溶液去除图案化区域的介质膜层203。
在粗化的n-AIGaInP层104的中央局部区域上制作n主电极205,主电极为圆形,直径110微米,材料为Cr/Au,厚度100/3000nm,并使n主电极205与n扩展电极202形成电学连接。
最后,在Si衬底200的下表面制作p电极204,材料采用Ti/Pt/Au,厚度为30/50/300nm。
最终形成的产品结构如图6所示。
Claims (4)
1.一种反极性的AlGaInP基发光二极管的制造方法,包括以下步骤:
1)在临时衬底上外延制成包括缓冲层、阻挡层、n型砷化镓层、n型铝镓铟磷限制层、有源层、p型铝镓铟磷限制层和p型导电窗口层的发光二极管外延片;
2)在发光二极管外延片的p型导电窗口层上制作全反射镜结构层;
3)通过金属粘结层,将具有全反射镜结构层的外延片倒装在永久衬底上;
4)去除临时衬底、缓冲层和阻挡层;
5)在n型砷化镓层表面制作与n型砷化镓层具有欧姆接触的图案化n型扩展电极;
6)去除n型扩展电极以外区域的n型砷化镓层,对n型铝镓铟磷限制层表面进行粗化处理;
7)在粗化的n型铝镓铟磷限制层局部区域上制作n主电极,并使n主电极与n扩展电极形成电学连接;
8)在永久衬底表面制作p电极;
其特征在于:在所述步骤7)之前,在粗化的n型铝镓铟磷限制层表面生长介质薄膜层,在介质薄膜层上面制作图案化的保护层和主电极光刻工艺,再去除图案化区域的介质膜层,然后制作n主电极。
2.根据权利要求1所述制造方法,其特征在于:所述介质薄膜层为采用PECVD生长的SiO2或SiN。
3.根据权利要求1所述制造方法,其特征在于:以HF、NH4F或CH3COOH去除图案化区域的介质膜层。
4.根据权利要求1所述制造方法,其特征在于:以H3PO4、HCL、HBr、HF、H2O2或I2中的至少任意一种溶液对n型铝镓铟磷限制层表面进行粗化处理。
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CN105702820A (zh) * | 2016-04-08 | 2016-06-22 | 扬州乾照光电有限公司 | 表面覆盖ITO的反极性AlGaInP基LED及其制造方法 |
CN112054098A (zh) * | 2020-09-08 | 2020-12-08 | 中山德华芯片技术有限公司 | 一种柔性反极性红光发光二极管及其制作方法 |
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2015
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