CN104795472B - 一种半导体发光器件的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种半导体发光器件的制备方法，该方法采用干法刻蚀和湿法腐蚀相结合的方法完成对管芯去边的工艺，先使用干法刻蚀刻蚀掉外延层表面的多晶以及杂质等，在外延层的表面形成一个新的湿法腐蚀界面来实现对外延层的刻蚀。该种方法在避免了干法刻蚀时对底部金属材料的损伤，同时又能有效的控制了湿法腐蚀对外延层的侧钻现象的发生，最终提高了产品的良率和性能。
Description
技术领域
本发明涉及光电器件领域。更具体而言，本发明涉及一种半导体发光器件的制备方法。
背景技术
在LED芯片制备工艺中，蓝宝石衬底作为GaN基LED外延生长的主要衬底，其导电性和散热性都比较差。由于蓝宝石衬底导电性差，传统的GaN基LED采用横向结构，导致电流堵塞和发热。较差的导热性能限制了发光器件的功率。为了提高GaN基LED的光效和功率，提出了激光剥离蓝宝石衬底技术，即在蓝宝石衬底上制备外延层之后，将外延层与支撑基板结合，然后采用激光剥离方法去除蓝宝石衬底，对芯片表面进行粗化，并对管芯进行去边，然后制作电极，最后切割，将器件做成垂直结构。现有的一种去边方法是只采用感应耦合等离子体（ Inductively Coupled Plasma,简称ICP）刻蚀法刻蚀外延层。ICP刻蚀的原理是在交变的电磁场中，气体产生放电现象进入等离子态，等离子垂直作用于基片，并与其反应生成可挥发的气态物质，以达到刻蚀的目的。在ICP工艺中，ICP离子源功率、射频功率、气体流量、腔室压力等参数都会对刻蚀产生影响，很容易造成外延片底部金属的损伤。另一种方法是完全采用湿法腐蚀的方法进行刻蚀，该种方法很难控制腐蚀的具体位置，很容易造成外延层的侧钻，从而降低了芯片的性能及产品的良率。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种半导体发光器件的制备方法，该方法采用干法刻蚀和湿法腐蚀相结合的方法，实现对芯片的去边工艺。该种方法在避免了干法刻蚀时对底部金属材料的损伤，同时又能有效的控制了湿法腐蚀对外延层的侧钻现象的发生，最终提高了产品的良率和性能。
为了实现上述目的，本发明提供一种半导体发光器件的制备方法，包括：在蓝宝石衬底上依次生长缓冲层、N型GaN层、多量子阱有源层、P型GaN层，形成外延层；在P型GaN层部分区域上形成掩膜体；蚀刻所述外延层至暴露蓝宝石衬底以产生多个分立的管芯并去掉掩膜体；将蚀刻后的外延层与支撑基板结合；采用激光剥离方法去除蓝宝石衬底；进行表面粗化，采用干法刻蚀和湿法腐蚀相结合的方法去边；蒸镀金属并完成电极的制作。
优选地，所述干法刻蚀和湿法腐蚀相结合的方法是先进行干法刻蚀，再进行湿法腐蚀。
优选地，所述干法刻蚀为感应耦合等离子体刻蚀。
优选地，所述干法刻蚀的刻蚀位置在N型GaN层。
优选地，湿法腐蚀的腐蚀液是硫酸、双氧水、磷酸、盐酸、硝酸、氟化铵中的一种或几种。
优选地，所述磷酸腐蚀为热磷酸腐蚀，腐蚀温度为100-200℃。
优选地，所述掩膜体的材料包括有机材料，无机材料中的一种或两种。
本发明的有益效果：
与现有技术相比，本发明提供一种半导体发光器件的制备方法，该方法采用干法刻蚀和湿法腐蚀相结合的方法完成对管芯去边的工艺。该方法先使用干法刻蚀刻蚀掉外延层表面的多晶以及杂质等，在外延层的表面形成一个新的湿法腐蚀界面来实现对外延层的刻蚀。该种方法在避免了干法刻蚀时对底部金属材料的损伤，同时又能有效的控制了湿法腐蚀对外延层的侧钻现象的发生，最终提高了产品的良率和性能。
附图说明
图1至图8为本发明实施例一半导体发光器件制备方法的过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1
如图1至图8所示，本发明提供一种半导体发光器件制备方法，包括在蓝宝石衬底110上依次生长缓冲层120、N型GaN层130、多量子阱有源层140、P型GaN层及P型欧姆接触层150，形成外延层100，然后对蓝宝石衬底110进行机械研磨减薄并抛光，如图1所示；如图2所示，在P型GaN层150部分区域上形成掩膜体160；蚀刻所述外延层100至暴露蓝宝石衬底110以产生多个分立的管芯并去掉掩膜体160，如图3所示；如图4所示，将蚀刻后的外延层100通过共晶键合的方法与支撑基板170结合，支撑基板为Si、Cu、GaAs、石墨中的任意一种，在支撑基板170的另一侧涂敷树脂胶180，树脂胶在激光剥离过程中起到缓解应力的作用，采用激光剥离的方法去除蓝宝石衬底110和缓冲层120，然后去除树脂胶180，如图5所示；粗化N型GaN层130的表面；如图6所示；将芯片进行去边，将芯片侧面多余的外延层去掉，去边的方法是先将腔室压力设置为700mPa，Cl2、BCl3和Ar气体流量分别为50sccm、10sccm和10sccm，射频功率为140W，离子源功率为180W，采用ICP刻蚀法刻蚀N型GaN层130，形成一个新的湿法腐蚀界面，如图7所示；接着采用120℃热磷酸，腐蚀剩余的N型GaN层、多量子阱有源层140、P型GaN层以及P型欧姆接触层150，暴露出支撑基板170，并蒸镀金属形成N电极，如图8所示；最后切割完成半导体发光器件的制备。
实施例2
在蓝宝石衬底上依次生长缓冲层、N型GaN层、多量子阱有源层、P型GaN层，形成外延层，然后对蓝宝石衬底进行机械研磨减薄并抛光；在P型GaN层部分区域上形成掩膜体；蚀刻所述外延层至暴露蓝宝石衬底以产生多个分立的管芯并去掉掩膜体；将蚀刻后的外延层通过共晶键合的方法与支撑基板结合，支撑基板为陶瓷，采用激光剥离的方法去除蓝宝石衬底和缓冲层；粗化N型GaN层的表面；将芯片进行去边，将芯片侧面多余的外延层去掉，去边的方法是先将腔室压力设置为700mPa，Cl2、BCl3和Ar气体流量分别为50sccm、10sccm和10sccm，射频功率为140W，离子源功率为180W，采用ICP刻蚀法刻蚀一部分N型GaN层，刻蚀暴露出一个新的N型GaN层，该N型GaN层为新的湿法腐蚀界面；蒸镀金属并采用通用工艺形成P、N电极；接着采用双氧水加硝酸腐蚀剩余部分的N型GaN层、P型GaN层、多量子阱有源层，暴露出陶瓷支撑基板，最后切割完成半导体发光器件的制备。
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变换或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种半导体发光器件的制备方法，包括：
在蓝宝石衬底上依次生长缓冲层、N型GaN层、多量子阱有源层、P型GaN层，形成外延层；
在P型GaN层部分区域上形成掩膜体；
蚀刻所述外延层至暴露蓝宝石衬底以产生多个分立的管芯并去掉掩膜体；
将蚀刻后的外延层与支撑基板结合；
采用激光剥离方法去除蓝宝石衬底；
进行表面粗化，对分立管芯去边；
蒸镀金属，完成N电极的制作；
其特征在于，所述去边的方法为干法刻蚀和湿法腐蚀相结合的方法；
所述干法刻蚀和湿法腐蚀相结合的方法是先进行干法刻蚀，再进行湿法腐蚀。
2.根据权利要求1所述的一种半导体发光器件的制备方法，其特征在于，所述干法刻蚀为感应耦合等离子体刻蚀。
3.根据权利要求2所述的一种半导体发光器件的制备方法，其特征在于，所述干法刻蚀的刻蚀位置在N型GaN层。
4.根据权利要求1所述的一种半导体发光器件的制备方法，其特征在于，湿法腐蚀的腐蚀液是硫酸、双氧水、磷酸、盐酸、硝酸、氟化铵中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述的一种半导体发光器件的制备方法，其特征在于，所述磷酸腐蚀为热磷酸腐蚀，腐蚀温度为100-200℃。
6.根据权利要求1所述的一种半导体发光器件的制备方法，其特征在于，所述掩膜体的材料包括有机材料，无机材料中的一种或两种。
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