CN105355732A - 一种倒装蓝绿发光二极管芯片的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种倒装蓝绿发光二极管芯片的制备方法，涉及发光二极管的生产技术领域，本发明工艺特点是：在制作第一型欧姆接触层时，采用不同三五族化合物外延生长形成至少两层第一型欧姆接触结构层；对各第一型欧姆接触结构层依次刻蚀，裸露出具有台阶状的第一型欧姆接触结构层；在步骤5）中第一电极分别与各第一型欧姆接触结构层连接。本发明通过在外延生长结构，设置不同材料的第一型欧姆接触层，通过芯片结构设置台阶式第一型欧姆接触面，形成有效地电流扩展趋势，增强了第一型电流扩展效果，降低了工作电压，有效提高发光二极管的发光效率。

Description

一种倒装蓝绿发光二极管芯片的制备方法
技术领域
本发明涉及发光二极管的生产技术领域，特别涉及倒装蓝绿发光二极管芯片的生产技术。
背景技术
发光二极管具有低功耗、尺寸小和可靠性高等优点，作为主要光源得到快速发展。近年来发光二极管的利用领域正在迅速扩展，而提高发光二极管亮度和降低发光二极管成本成为LED发展的技术目标。
倒装发光二极管可以较为明显地降低发光二级管的成本，倒装发光二极管具有两大优点：一，有效降低LED照明灯具的成本和重量，二，大幅降低对散热系统的设计要求，解决了LED照明市场的散热技术障碍。
随着市场对亮度需求越来越高，倒装发光二极管芯片得面积也越做越大，因此对N型电流扩展的效果的要求越来越高。采用普通结构的倒装发光二极管芯片在N型电流扩展效果遇到了瓶颈。使得发光二极管的内量子效率降低。
发明内容
本发明旨在提供一种倒装蓝绿发光二极管芯片的制备方法，以增加倒装发光二极管芯片的N型电流扩展效果，提高大尺寸的倒装发光二极管芯片的内量子效率。
本发明包括以下步骤：
1）采用MOCVD在外延衬底上逐渐形成缓冲层、非故意掺杂层、第一型导电层、电流阻挡层、第一型欧姆接触层、第一型导电层、有源层、限制层、第二型导电层和第二型欧姆接触层；
2）经过掩膜、光刻，在第二型欧姆接触层上定义出第一电极台面和切割道；
3）采用ICP刻蚀出第一电极台面和切割道，裸露出第一型欧姆接触层；
4）经过掩膜、光刻，在第二型欧姆接触层上定义出透明导电层区域；且在此区域形成透明导电层，在透明导电层上制作金属反射镜层；
5）经过掩膜、光刻，同时在第一型欧姆接触层上制作第一电极，在金属反射镜层上制作第二电极；
6）在芯片正面、侧面、第一电极与外延层之间分别蒸镀SiO2，形成芯片保护层和电极隔离层；
7）采用隐形切割、劈裂将倒装蓝绿发光二极管芯片分离成独立的发光二极管器件；
本发明工艺特点是：在制作第一型欧姆接触层时，采用不同三五族化合物外延生长形成至少两层第一型欧姆接触结构层；在步骤3）中，对各第一型欧姆接触结构层依次刻蚀，裸露出具有台阶状的第一型欧姆接触结构层；在步骤5）中第一电极分别与各第一型欧姆接触结构层连接。
在制作各层第一型欧姆接触结构层时，通过采用带元素探测功能的ICP逐层刻蚀。请补充该具体方法的优点：由于欧姆接触层采用的材料包括GaN、AlGaN、AlGaInN、GaInN等三五族化合物，采用普通腐蚀溶液很难做到逐层去除。而采用带元素探测功能的ICP能轻易地实现逐层蚀刻去除。
本发明通过在外延生长结构，设置不同材料的第一型欧姆接触层，通过芯片结构设置台阶式第一型欧姆接触面，形成有效地电流扩展趋势，增强了第一型电流扩展效果，降低了工作电压，有效提高发光二极管的发光效率。
进一步地，本发明所述第一电极设置在发光二极管芯片的中心，第二电极设置在发光二极管芯片的外侧。采用这种电极结构设置，能使得电流从第一电极向两侧的第二电极分布传导，有效地提高电流扩展效果。
所述第二电极有两个，分别呈对角地设置在发光二极管芯片的外侧。采用这种两个第二电极且对角分布设置的结构，能有效分布从第一电极向第二电极传导的电流，减少电流拥挤效应。
附图说明
图1是为本发明的一种结构示意图。
图2为图1的仰视图。
具体实施方式
一、制备工艺：
步骤如下：
1、采用MOCVD在外延衬底上逐渐形成缓冲层、非故意掺杂层、第一型导电层、电流阻挡层、第一型欧姆接触层、第一型导电层、有源层、限制层、第二型导电层、第二型欧姆接触层。
本例中第一型欧姆接触层由三个欧姆接触结构层构成，各个欧姆接触结构层为不同三五族化合物外延生长而成，材料包括AlGaN、GaN、AlGaInN、GaInN等三五族化合物。
第一层第一型欧姆接触层定义为由表面至衬底方向上的最顶上的欧姆接触层，依次递进至第n层第一型欧姆接触层。
第一层第一型欧姆接触层至第三层第一型欧姆接触层采用的三五族化合物的禁带宽度呈逐渐递减。采用禁带宽度逐渐递减的三五族化合物充当欧姆接触层，各层欧姆接触层与电极形成不同欧姆接触效果。
三层不同三五族化合物的欧姆接触层被设置成阶梯式的n个接触面与第一电极形成欧姆接触。
2、经过标准的掩膜、光刻过程，在第二型欧姆接触层上定义出第一电极台面、切割道。
3、采用采用带元素探测功能的ICP刻蚀出第一电极台面、切割道，裸露出第一层第一型欧姆接触层。
4、经过标准的掩膜、光刻过程，在第一层第一型欧姆接触层上定义出第二层第一型欧姆接触层台面。
5、采用带元素探测功能的ICP刻蚀出第二层第一型欧姆接触层台面，裸露出第二层第一型欧姆接触层台面。
6、重复步骤四和步骤五直至裸露出第三层第一型欧姆接触层台面。
7、经过标准的掩膜、光刻过程，在第二型欧姆接触层上定义出透明导电层区域；且在此区域形成透明导电层。
8、在透明导电层上制作金属反射镜层。
9、经过标准的掩膜、光刻过程，同时在第一型欧姆接触层上制作一个第一电极（n电极），在金属反射镜层上形成两个第二电极（p电极）。并且，将第一电极设置在发光二极管芯片的中心，将两个第二电极呈对角地设置设置在发光二极管芯片的外侧。
10、采用蒸镀SiO2的方法，在第一电极（p电极）与外延层之间以SiO2材料形成电极隔离层，在芯片表面及侧面以SiO2材料形成芯片保护层。
11、采用隐形切割、劈裂将倒装蓝绿发光二极管芯片分离成独立的发光二极管器件。
二、产品结构特征：
如图1、2所示，在衬底1一侧依次设置有缓冲层2、非故意掺杂层3、n型导电层4、电流阻挡层5、第三层n型欧姆接触层6、第二层n型欧姆接触层7、第一层n型欧姆接触层8、n型导电层9、有源层10、限制层11、p型导电层12、p型欧姆接触层13、透明导电层14和金属反射镜层15。
n电极16布置在发光二极管芯片的中心，n电极16穿过金属反射镜层15、透明导电层14、p型欧姆接触层13、p型导电层12、限制层11、有源层10和n型导电层9，呈阶梯式地与第一层n型欧姆接触层8、第二层n型欧姆接触层7和第三层n型欧姆接触层6均有连接。
两个p电极17分别布置在发光二极管芯片的两个对角上，各个p电极17通过金属反射镜层15、透明导电层14、p型欧姆接触层13与p型导电层12形成电连接。
在n电极16与外延层之间设置电极隔离层19，在芯片表面及侧面设置芯片保护层18。
本发明可有效提高N型电极在多欧姆接触层结构的电流扩展效果。

Claims (4)

1.一种倒装蓝绿发光二极管芯片的制备方法，包括以下步骤：
1）采用MOCVD在外延衬底上逐渐形成缓冲层、非故意掺杂层、第一型导电层、电流阻挡层、第一型欧姆接触层、第一型导电层、有源层、限制层、第二型导电层和第二型欧姆接触层；
2）经过掩膜、光刻，在第二型欧姆接触层上定义出第一电极台面和切割道；
3）采用ICP刻蚀出第一电极台面和切割道，裸露出第一型欧姆接触层；
4）经过掩膜、光刻，在第二型欧姆接触层上定义出透明导电层区域；且在此区域形成透明导电层，在透明导电层上制作金属反射镜层；
5）经过掩膜、光刻，同时在第一型欧姆接触层上制作第一电极，在金属反射镜层上制作第二电极；
6）在芯片正面、侧面、第一电极与外延层之间分别蒸镀SiO2，形成芯片保护层和电极隔离层；
7）采用隐形切割、劈裂将倒装蓝绿发光二极管芯片分离成独立的发光二极管器件；
其特征在于：在制作第一型欧姆接触层时，采用不同三五族化合物外延生长形成至少两层第一型欧姆接触结构层；在步骤3）中，对各第一型欧姆接触结构层依次刻蚀，裸露出具有台阶状的第一型欧姆接触结构层；在步骤5）中第一电极分别与各第一型欧姆接触结构层连接。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在制作各层第一型欧姆接触结构层时，通过采用带元素探测功能的ICP逐层刻蚀。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述第一电极设置在发光二极管芯片的中心，所述第二电极设置在发光二极管芯片的外侧。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述第二电极有两个，分别呈对角地设置在发光二极管芯片的外侧。
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