CN106159050A - 一种红黄光发光二极管芯片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种红黄光发光二极管芯片及其制备方法，属于半导体技术领域。所述红黄发光二极管芯片包括依次层叠的蓝宝石衬底、SiO2层、GaP层、P型AlInP层、多量子阱层、N型AlInP层、AlGaInP层，所述AlGaInP层上开设有从所述AlGaInP层延伸至所述GaP层的凹槽，所述AlGaInP层上设置有N型电极，所述GaP层上设置有P型电极。本发明通过采用蓝宝石衬底代替Si衬底，可以大幅降低衬底进行研磨减薄之后的厚度，避免碎片，在将红黄光LED芯片和蓝绿光LED芯片封装成为白光LED的过程中，无需调节即可与采用蓝宝石衬底的蓝绿光LED芯片发光区高度一致，提高了白光LED的生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种红黄光发光二极管芯片及其制备方法。
背景技术
作为目前全球最受瞩目的新一代光源，发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)因其高亮度、低热量、长寿命、无毒、可回收再利用等优点，被称为是21世纪最有发展前景的绿色照明光源。
目前的红黄光LED芯片包括依次层叠的Si衬底、金属粘合层、金属反射层、设有通孔的绝缘层、P型电流扩展层、P型限制层、有源层、N型限制层、N型电流扩展层。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
蓝绿光LED芯片通常采用蓝宝石衬底，Si衬底进行研磨减薄之后的厚度(130～140μm)无法达到蓝宝石衬底的水平(80～90μm)，在将红黄光LED芯片和蓝绿光LED芯片封装成为白光LED的过程中，需要通过调整芯片高度使不同厚度的芯片发光区高度一致，降低了白光LED的生产效率。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种红黄光发光二极管芯片及其制备方法。所述技术方案如下：
一方面，本发明实施例提供了一种红黄光发光二极管芯片，所述红黄发光二极管芯片包括依次层叠的蓝宝石衬底、SiO2层、GaP层、P型AlInP层、多量子阱层、N型AlInP层、AlGaInP层，所述AlGaInP层上开设有从所述AlGaInP层延伸至所述GaP层的凹槽，所述AlGaInP层上设置有N型电极，所述GaP层上设置有P型电极。
具体地，所述蓝宝石衬底的厚度为80～90μm。
可选地，所述GaP层的表面为粗化结构。
优选地，所述GaP层的表面粗糙度小于5nm。
另一方面，本发明实施例提供了一种红黄光发光二极管芯片的制备方法，所述制备方法包括：
在GaAs衬底上依次生长GaInP层、GaAs层、AlGaInP层、N型AlInP层、多量子阱层、P型AlInP层、GaP层；
对所述GaP层进行粗化；
在粗化后的所述GaP层上沉积SiO2层，并进行抛光；
将蓝宝石衬底与所述SiO2层键合；
去除所述GaAs衬底、所述GaInP层、所述GaAs层；
在所述AlGaInP层上开设从所述AlGaInP层延伸至所述GaP层的凹槽；
在所述AlGaInP层上设置N型电极，在所述GaP层上设置P型电极；
在所述GaP层上形成从GaP层延伸至所述SiO2层的隔离槽；
对所述蓝宝石衬底进行研磨减薄和抛光；
沿所述隔离槽进行划片和劈裂，得到若干相互独立的红黄光发光二极管芯片。
可选地，所述对所述GaP层进行粗化，包括：
第一次将所述GaP层浸泡在次氯酸钠溶液中；
第一次对所述GaP层冲水；
第二次将所述GaP层浸泡在次氯酸钠溶液中；
第二次对所述GaP层冲水；
第三次将所述GaP层浸泡在次氯酸钠溶液中；
第三次对所述GaP层冲水；
将所述GaP层甩干。
优选地，所述次氯酸钠溶液中次氯酸钠和水的体积比为1:40，所述次氯酸钠溶液的温度为55℃，浸泡的时间为1min。
可选地，粗化后的所述GaP层的表面粗糙度小于5nm。
可选地，所述制备方法还包括：
采用氨水溶液对所述SiO2层进行活化。
可选地，在所述AlGaInP层上设置N型电极之后，所述制备方法还包括：
对所述AlGaInP层进行温度为300℃、时长为12min的退火处理；
在所述GaP层上设置P型电极之后，所述制备方法还包括：
对所述GaP层进行温度为500℃、时长为12min的退火处理。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过采用蓝宝石衬底代替Si衬底，可以大幅降低衬底进行研磨减薄之后的厚度(从130～140μm降到80～90μm)，避免由于厚度较小(80～90μm)而碎片，在将红黄光LED芯片和蓝绿光LED芯片封装成为白光LED的过程中，无需调节即可与采用蓝宝石衬底的蓝绿光LED芯片发光区高度一致，提高了白光LED的生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a和图1b是本发明实施例一提供的一种红黄光发光二极管芯片的结构示意图；
图2是本发明实施例二提供的一种红黄光发光二极管芯片的制备方法的流程图；
图3a和图3b是本发明实施例三提供的一种红黄光发光二极管芯片的结构示意图；
图4是本发明实施例四提供的一种红黄光发光二极管芯片的制备方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
本发明实施例提供了一种红黄光发光二极管芯片，参见图1a和图1b，该红黄光发光二极管芯片包括依次层叠的蓝宝石衬底1、SiO2层2、GaP层3、P型AlInP层4、多量子阱层5、N型AlInP层6、AlGaInP层7，AlGaInP层7上开设有从AlGaInP层7延伸至GaP层3的凹槽100，AlGaInP层7上设置有N型电极8，GaP层3上设置有P型电极9。
在本实施例中，蓝宝石衬底1的厚度可以为80～90μm，如85μm。
可选地，GaP层3的表面可以为粗化结构。
优选地，GaP层3的表面粗糙度可以小于5nm。
优选地，SiO2层2的厚度可以为2μm。
在本实施例中，多量子阱层5包括交替层叠的AlGaInP量子阱层和AlGaInP量子垒层。
可选地，N型AlInP层6的掺杂杂质可以为硅元素，N型AlInP层6的掺杂浓度可以为8×10-17～3×10-18cm-3，N型AlInP层6的厚度可以为250～550nm，如400nm。
可选地，P型AlInP层4的掺杂杂质可以为镁元素，P型AlInP层4的掺杂浓度可以为8×10-17～10-18cm-3，P型AlInP层4的厚度可以为400～600nm，如500nm。
可选地，GaP层3的掺杂杂质可以为镁元素，GaP层3的掺杂浓度可以为2×10-18～7×10-18cm-3，GaP层3的厚度可以为7～10μm，如8.5μm。
本发明实施例通过采用蓝宝石衬底代替Si衬底，可以大幅降低衬底进行研磨减薄之后的厚度(从130～140μm降到80～90μm)，避免由于厚度较小(80～90μm)而碎片，在将红黄光LED芯片和蓝绿光LED芯片封装成为白光LED的过程中，无需调节即可与采用蓝宝石衬底的蓝绿光LED芯片发光区高度一致，提高了白光LED的生产效率。而且P型电极和N型电极同侧，可以适用不同的需求。
实施例二
本发明实施例提供了一种红黄光发光二极管芯片的制备方法，适用于制备实施例一提供的红黄光发光二极管芯片，参见图2，该制备方法包括：
步骤201：在GaAs衬底上依次生长GaInP层、GaAs层、AlGaInP层、N型AlInP层、多量子阱层、P型AlInP层、GaP层。
步骤202：对GaP层进行粗化。
可选地，该步骤202可以包括：
第一次将GaP层浸泡在次氯酸钠溶液中；
第一次对GaP层冲水；
第二次将GaP层浸泡在次氯酸钠溶液中；
第二次对GaP层冲水；
第三次将GaP层浸泡在次氯酸钠溶液中；
第三次对GaP层冲水；
将GaP层甩干。
优选地，次氯酸钠溶液中次氯酸钠和水的体积比可以为1:40。
优选地，次氯酸钠溶液的温度可以为55℃。
优选地，浸泡的时间可以为1min。
步骤203：在粗化后的GaP层上沉积SiO2层，并进行抛光。
在实际应用中，当SiO2层的厚度较薄时，抛光可以去除露出的GaP层的尖端；当SiO2层的厚度较厚时，抛光可以去除由于GaP层凹凸不平而形成的SiO2层的尖端。
具体地，抛光后的GaP层的表面粗糙度小于5nm。
在具体实现中，该制备方法还可以包括：
采用原子力显微镜(Atomic Force Microscope，简称AFM)测量粗化后的GaP层的表面粗糙度；
当粗化后的GaP层的表面粗糙度大于或等于5nm时，再次进行抛光。
步骤204：采用氨水溶液对SiO2层进行活化。该步骤204为可选步骤。
需要说明的是，采用氨水溶液进行活化，抛光后的薄膜材料与活化剂接触会产生氢氧键等自由基，可以增强薄膜与透明衬底的共价键结合力。
步骤205：将蓝宝石衬底与SiO2层键合。
具体地，该步骤205可以包括：
将蓝宝石衬底与SiO2层相对地贴合在一起；
在设定温度和设定压力下将蓝宝石衬底与SiO2层键合。
例如，设定温度为360℃，设定压力为12000kg。
步骤206：采用湿法腐蚀技术去除GaAs衬底、GaInP层、GaAs层。
步骤207：在AlGaInP层上开设从AlGaInP层延伸至GaP层的凹槽。
具体地，该步骤207可以包括：
在AlGaInP层上铺设一层光刻胶；
对光刻胶进行曝光和显影，形成设定图形的光刻胶；
在光刻胶的保护下，采用电感耦合等离子体(Inductive Coupled PlasmaEmission Spectrometer，简称ICP)技术在AlGaInP层上开设从AlGaInP层延伸至GaP层的凹槽；
剥离光刻胶。
步骤208：在AlGaInP层上设置N型电极，在GaP层上设置P型电极。
可选地，在AlGaInP层上设置N型电极之后，该制备方法还可以包括：
对AlGaInP层进行温度为300℃、时长为12min的退火处理。
可选地，在GaP层上设置P型电极之后，该制备方法还可以包括：
对GaP层进行温度为500℃、时长为12min的退火处理。
需要说明的是，进行退火处理之后，可以在电极和其设置层之间形成欧姆接触，即在AlGaInP层和N型电极之间形成欧姆接触，在GaP层和P型电极之间形成欧姆接触。
步骤209：在GaP层上形成从GaP层延伸至SiO2层的隔离槽。
步骤210：对蓝宝石衬底进行研磨减薄和抛光。
步骤211：沿隔离槽进行划片和劈裂，得到若干相互独立的红黄光发光二极管芯片。
可以理解地，在得到若干相互独立的红黄光发光二极管芯片之后，可以对红黄光发光二极管芯片进行测试，若测试通过则入库。
本发明实施例通过采用蓝宝石衬底代替Si衬底，可以大幅降低衬底进行研磨减薄之后的厚度(从130～140μm降到80～90μm)，避免由于厚度较小(80～90μm)而碎片，在将红黄光LED芯片和蓝绿光LED芯片封装成为白光LED的过程中，无需调节即可与采用蓝宝石衬底的蓝绿光LED芯片发光区高度一致，提高了白光LED的生产效率。而且P型电极和N型电极同侧，可以适用不同的需求。
实施例三
参见图3a和图3b，本发明实施例提供了一种红黄光发光二极管芯片，该红黄光发光二极管芯片与实施例一提供的红黄光发光二极管芯片的不同之处，在于本实施例提供的红黄光发光二极管芯片由多个实施例一提供的红黄光发光二极管芯片串联而成。
具体地，串联的两个实施例一提供的红黄光发光二极管芯片之间，一个实施例一提供的红黄光发光二极管芯片的N型电极8，与另一个实施例一提供的红黄光发光二极管芯片的P型电极9通过连接电极10连接。
本发明实施例通过采用蓝宝石衬底代替Si衬底，可以大幅降低衬底进行研磨减薄之后的厚度(从130～140μm降到80～90μm)，避免由于厚度较小(80～90μm)而碎片，在将红黄光LED芯片和蓝绿光LED芯片封装成为白光LED的过程中，无需调节即可与采用蓝宝石衬底的蓝绿光LED芯片发光区高度一致，提高了白光LED的生产效率。而且P型电极和N型电极同侧，可以适用不同的需求。
实施例四
参见图4，本发明实施例提供了一种红黄光发光二极管芯片的制备方法，该制备方法与实施例二提供的制备方法的不同之处，在于本实施例提供的制备方法在实施例二提供的制备方法中的步骤209之后的步骤如下：
步骤410：在隔离槽内形成绝缘层。
步骤411：在绝缘层上形成连接电极。
在本实施例中，连接电极的一端与一个红黄光发光二极管芯片的N型电极连接，连接电极的另一端与另一个红黄光发光二极管芯片的P型电极连接。
步骤412：对蓝宝石衬底进行研磨减薄和抛光。
步骤413：沿未形成连接电极的隔离槽进行划片和劈裂，得到若干相互独立的红黄光发光二极管芯片。
本发明实施例通过采用蓝宝石衬底代替Si衬底，可以大幅降低衬底进行研磨减薄之后的厚度(从130～140μm降到80～90μm)，避免由于厚度较小(80～90μm)而碎片，在将红黄光LED芯片和蓝绿光LED芯片封装成为白光LED的过程中，无需调节即可与采用蓝宝石衬底的蓝绿光LED芯片发光区高度一致，提高了白光LED的生产效率。而且P型电极和N型电极同侧，可以适用不同的需求。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种红黄光发光二极管芯片，其特征在于，所述红黄发光二极管芯片包括依次层叠的蓝宝石衬底、SiO2层、GaP层、P型AlInP层、多量子阱层、N型AlInP层、AlGaInP层，所述AlGaInP层上开设有从所述AlGaInP层延伸至所述GaP层的凹槽，所述AlGaInP层上设置有N型电极，所述GaP层上设置有P型电极。
2.根据权利要求1所述的红黄光发光二极管芯片，其特征在于，所述蓝宝石衬底的厚度为80～90μm。
3.根据权利要求1或2所述的红黄光发光二极管芯片，其特征在于，所述GaP层的表面为粗化结构。
4.根据权利要求3所述的红黄光发光二极管芯片，其特征在于，所述GaP层的表面粗糙度小于5nm。
5.一种红黄光发光二极管芯片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
在GaAs衬底上依次生长GaInP层、GaAs层、AlGaInP层、N型AlInP层、多量子阱层、P型AlInP层、GaP层；
对所述GaP层进行粗化；
在粗化后的所述GaP层上沉积SiO2层，并进行抛光；
将蓝宝石衬底与所述SiO2层键合；
去除所述GaAs衬底、所述GaInP层、所述GaAs层；
在所述AlGaInP层上开设从所述AlGaInP层延伸至所述GaP层的凹槽；
在所述AlGaInP层上设置N型电极，在所述GaP层上设置P型电极；
在所述GaP层上形成从GaP层延伸至所述SiO2层的隔离槽；
对所述蓝宝石衬底进行研磨减薄和抛光；
沿所述隔离槽进行划片和劈裂，得到若干相互独立的红黄光发光二极管芯片。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述对所述GaP层进行粗化，包括：
第一次将所述GaP层浸泡在次氯酸钠溶液中；
第一次对所述GaP层冲水；
第二次将所述GaP层浸泡在次氯酸钠溶液中；
第二次对所述GaP层冲水；
第三次将所述GaP层浸泡在次氯酸钠溶液中；
第三次对所述GaP层冲水；
将所述GaP层甩干。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述次氯酸钠溶液中次氯酸钠和水的体积比为1:40，所述次氯酸钠溶液的温度为55℃，浸泡的时间为1min。
8.根据权利要求5-7任一项所述的制备方法，其特征在于，粗化后的所述GaP层的表面粗糙度小于5nm。
9.根据权利要求5-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：
采用氨水溶液对所述SiO2层进行活化。
10.根据权利要求5-7任一项所述的制备方法，其特征在于，在所述AlGaInP层上设置N型电极之后，所述制备方法还包括：
对所述AlGaInP层进行温度为300℃、时长为12min的退火处理；
在所述GaP层上设置P型电极之后，所述制备方法还包括：
对所述GaP层进行温度为500℃、时长为12min的退火处理。
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|---|---|---|---|
| CN201610597975.6A Pending CN106159050A (zh) | 2016-07-25 | 2016-07-25 | 一种红黄光发光二极管芯片及其制备方法 |
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| CN (1) | CN106159050A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109346562A (zh) * | 2018-08-30 | 2019-02-15 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 一种发光二极管外延片的制备方法及发光二极管外延片 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101714601A (zh) * | 2009-11-16 | 2010-05-26 | 厦门市三安光电科技有限公司 | 发光二极管的制造方法 |
| CN104157757A (zh) * | 2014-08-15 | 2014-11-19 | 天津三安光电有限公司 | 一种透明衬底的四元发光二极管及其制备方法 |
| CN105529382A (zh) * | 2016-01-20 | 2016-04-27 | 华灿光电(苏州）有限公司 | 一种红黄光的发光二极管外延片及芯片的制备方法 |
| CN205900580U (zh) * | 2016-07-25 | 2017-01-18 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 一种红黄光发光二极管芯片 |
-
2016
- 2016-07-25 CN CN201610597975.6A patent/CN106159050A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101714601A (zh) * | 2009-11-16 | 2010-05-26 | 厦门市三安光电科技有限公司 | 发光二极管的制造方法 |
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| PB01 | Publication | ||
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