CN111628058A - AlGaInP基发光二极管芯片及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种AlGaInP基发光二极管芯片及其制造方法,涉及半导体技术领域。所述AlGaInP基发光二极管芯片还包括设置在所述蓝宝石衬底和所述外延层之间的粗化键合层、以及设置在所述蓝宝石衬底和所述粗化键合层之间的复合键合层,所述复合键合层为Al2O3/Si3N4/SiO2复合层,所述粗化键合层为P型Gap层,所述粗化键合层的与所述复合键合层接触的一面上形成有粗化结构。该AlGaInP基发光二极管芯片可以提高蓝宝石衬底与外延层之间的键合良率。

Description

AlGaInP基发光二极管芯片及其制造方法
技术领域
本公开涉及半导体技术领域,特别涉及一种AlGaInP基发光二极管芯片及其制造方法。
背景技术
四元系发光二极管(英文:Light Emiting Diode,简称:LED)芯片由于具有发光效率高、颜色范围广、耗电量少、寿命长、单色发光、反应速度快、耐冲击、体积小等优点而被广泛应用于各种指示、显示装置上。其中小尺寸的微发光二极管LED(Micro-LED)已成为近两年来具有相当发展前景的技术,在汽车、可穿戴设备、军事应用、生物传感器、光学生物芯片、微型集成全色系列显示器(集成红、绿、蓝色三种颜色波段)领域极具潜在应用价值。
随着多年的技术研究开发,AlGaInP红光LED的外延、芯片技术非常成熟。外延技术是通过金属有机化学气相沉积,在GaAs衬底上生长(AlxGa1-x)0.5In0.5P发光层、P型层、发光层、N型层、反射层等,形成外延层。外延层可以与GaAs衬底精准匹配,位错少,内量子效率超过95%。但是GaAs能隙比较小,对于(AlxGa1-x)0.5In0.5P发光层发出的光线具有吸收作用,因此限制了LED的光提取性能。目前通常利用芯片键合技术将外延层直接与蓝宝石衬底进行键合,并且利用湿法腐蚀技术去掉原GaAs衬底,以提高LED的出光效率,制造高亮度的LED。这样的键合良率很低,蓝宝石衬底和外延片之间容易分离。
发明内容
本公开实施例提供了一种AlGaInP基发光二极管芯片及其制造方法,可以提高蓝宝石衬底与外延层之间的键合效果。所述技术方案如下:
一方面,提供了一种AlGaInP基发光二极管芯片,所述AlGaInP基发光二极管芯片包括蓝宝石衬底以及外延层,所述外延层包括依次层叠设置在所述蓝宝石衬底上的P型欧姆接触层、窗口层、P型电流扩展层、P型限制层、发光层、N型限制层、第一反射层、N型扩展层和N型欧姆接触层,所述N型欧姆接触层上设有N型电极,所述P型欧姆接触层上设有P型电极,其特征在于,
所述AlGaInP基发光二极管芯片还包括设置在所述蓝宝石衬底和所述外延层之间的粗化键合层、以及设置在所述蓝宝石衬底和所述粗化键合层之间的复合键合层,所述复合键合层为Al2O3/Si3N4/SiO2复合层,所述粗化键合层为P型Gap层,所述粗化键合层的与所述复合键合层接触的一面上形成有粗化结构。
可选地,所述复合键合层中的Al2O3层与Si3N4层的厚度相等,所述复合键合层中的SiO2层的厚度大于Al2O3层的厚度。
可选地,所述AlGaInP基发光二极管芯片还包括包覆在所述外延层上的钝化层,所述钝化层为Al2O3层。
可选地,所述AlGaInP基发光二极管芯片还包括包覆在所述钝化层外的第二反射层,所述第二反射层为TiOx/SiOx超晶格结构。
可选地,所述AlGaInP基发光二极管芯片还包括设置在所述P型电极和所述N型电极上的金属层,所述金属层为Ti/Al/Ti/Ni/Pt/Ni/Au复合层。
可选地,所述第一反射层为AlInP/AlGaInP超晶格结构。
可选地,所述N型电极为AuGeNi/Au/Ni/Pt/Au复合层,所述P型电极为AuBe/Au/Pt/Ti/Au复合层。
另一方面,提供了一种发光二极管芯片的制造方法,所述制造方法包括:
在N型GaAs衬底上依次生长腐蚀停层、N型欧姆接触层、N型扩展层、第一反射层、N型限制层、发光层、P型限制层、P型电流扩展层、窗口层、P型欧姆接触层;
在所述P型欧姆接触层上形成粗化键合层,所述粗化键合层为P型Gap层;
对所述粗化键合层的远离所述P型欧姆接触层的一面进行粗化;
在所述粗化键合层的粗化表面上形成复合键合层,所述复合键合层为Al2O3/Si3N4/SiO2复合层;
去除所述N型GaAs衬底和所述腐蚀停层,并在所述复合键合层上设置蓝宝石衬底;
在所述N型欧姆接触层的远离所述蓝宝石衬底的一面上形成N型电极;
在所述P型欧姆接触层的远离所述蓝宝石衬底的一面上形成P型电极。
可选地,所述对所述粗化键合层的远离所述P型欧姆接触层的一面进行粗化,包括:
使用酸体系粗化液对所述粗化键合层的远离所述P型欧姆接触层的一面进行粗化,所述酸体系粗化液为包含HIO4、HF、H2SO4、CH3COOH的混合液。
可选地,所述在所述粗化键合层的粗化表面上形成复合键合层,包括:
采用电子束蒸镀法在所述粗化键合层上依次沉积Al2O3层、Si3N4层和SiO2层;
对所述SiO2层的远离所述粗化键合层的一面进行抛光处理,得到所述复合键合层;
采用酸系列溶液对所述复合键合层进行清洗,所述酸系列溶液为包含H2SO4、H2O2、H3PO4的混合液。
本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
通过在外延层和蓝宝石衬底之间形成粗化键合层和复合键合层,其中,粗化键合层为P型Gap层,复合键合层为Al2O3/Si3N4/SiO2复合层。一方面,复合键合层中的Al2O3层与P型Gap层接触,Al2O3材料在电子束成膜过程中形成有大量的-O悬挂键,与GaP表面形成了结合,可以使得Al2O3与GaP之间具有较强的粘附力,保证复合键合层与粗化键合层之间的键合良率。另一方面,复合键合层中的SiO2层与主要成分为Al2O3的蓝宝石衬底之间、以及复合键合层中的Si3N4层、Al2O3层以及SiO2之间会形成离子键和共价键相结合,具有较好的结合力和较强的粘附力,可以保证复合键合层内部、以及蓝宝石衬底之间的键合良率。而且P型Gap层与外延层表面的材料相同,粗化键合层和外延层之间的键合良率很高。另外,粗化键合层的与复合键合层接触的一面上形成有粗化结构,可以增强粗化键合层的与复合键合层之间的粘附力,提升复合键合层与粗化键合层之间的键合良率。综上,通过在蓝宝石衬底和外延层之间设置粗化键合层和复合键合层有利于提升外延层和蓝宝石衬底之间的键合良率。
附图说明
为了更清楚地说明本公开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公开的一些实施例,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1是本公开实施例提供的一种AlGaInP基发光二极管芯片的侧视图;
图2是本公开实施例提供的一种AlGaInP基发光二极管芯片的正视图;
图3是本公开实施例提供的一种AlGaInP基发光二极管芯片的制造方法流程图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
图1是本公开实施例提供的一种AlGaInP基发光二极管芯片的侧视图,如图1所示,该AlGaInP基发光二极管芯片包括蓝宝石衬底301以及外延层,外延层包括依次层叠设置在蓝宝石衬底301上的P型欧姆接触层109、窗口层108、P型电流扩展层107、P型限制层106、发光层105、N型限制层104、第一反射层103、N型扩展层102和N型欧姆接触层101。N型欧姆接触层101上设有N型电极401,P型欧姆接触层109上设有P型电极402。
AlGaInP基发光二极管芯片还包括设置在蓝宝石衬底301和外延层之间的粗化键合层110、以及设置在蓝宝石衬底301和粗化键合层110之间的复合键合层201。复合键合层201为Al2O3/Si3N4/SiO2复合层,粗化键合层110为P型Gap层,粗化键合层110的与复合键合层201接触的一面上形成有粗化结构。
需要说明的是,在本实施例中,复合键合层201中的Al2O3层与粗化键合层110接触,复合键合层201中的SiO2层与蓝宝石衬底301接触。
本公开实施例通过在外延层和蓝宝石衬底之间形成粗化键合层和复合键合层,其中,粗化键合层为P型Gap层,复合键合层为Al2O3/Si3N4/SiO2复合层。一方面,复合键合层中的Al2O3层与P型Gap层接触,Al2O3材料在电子束成膜过程中形成有大量的-O悬挂键,与GaP表面形成了结合,可以使得Al2O3与GaP之间具有较强的粘附力,保证复合键合层与粗化键合层之间的键合良率。另一方面,复合键合层中的SiO2层与主要成分为Al2O3的蓝宝石衬底之间、以及复合键合层中的Si3N4层、Al2O3层以及SiO2之间会形成离子键和共价键相结合,具有较好的结合力和较强的粘附力,可以保证复合键合层内部、以及蓝宝石衬底之间的键合良率。而且P型Gap层与外延层表面的材料相同,粗化键合层和外延层之间的键合良率很高。另外,粗化键合层的与复合键合层接触的一面上形成有粗化结构,可以增强粗化键合层的与复合键合层之间的粘附力,提升复合键合层与粗化键合层之间的键合良率。综上,通过在蓝宝石衬底和外延层之间设置粗化键合层和复合键合层有利于提升外延层和蓝宝石衬底之间的键合良率。
可选地,复合键合层201中的Al2O3层的厚度为50~500nm,复合键合层201中的Si3N4层的厚度为50~500nm,复合键合层201中的SiO2层的厚度为500~5000nm。
示例性地,复合键合层201中的Al2O3层与Si3N4层的厚度可以设置为相等,复合键合层201中的SiO2层的厚度大于Al2O3层和Si3N4层的厚度。
可选地,粗化键合层110的厚度为0.1~0.3um,以保证其粗化结构的粗化形貌。
可选地,蓝宝石衬底301可以为蓝宝石蓝宝石衬底。
可选地,P型欧姆接触层109为p-GaP欧姆接触层,厚度为50~200nm,P型掺杂的浓度可以大于3*1019cm-3
可选地,窗口层108为P型GaP电流扩展层,厚度为3~8um,P型掺杂的浓度可以大于1*1019cm-3
可选地,P型电流扩展层107为AlGaInP扩展层,厚度为0.5~1.5um。
可选地,P型限制层106为AlInP限制层,厚度为0.1~0.5um。
可选地,发光层包括多个周期的GaInP/AlGaInP超晶格结构,厚度为150~200nm。
可选地,N型限制层104为AlInP限制层,厚度为0.1~0.5um。
可选地,第一反射层103为AlInP/AlGaInP超晶格结构,可以与整体外延层晶格比较匹配,反射率高达95%以上。
示例性地,第一反射层103的层数可以为5~35层。
示例性地,第一反射层103中AlInP层的厚度为5~50nm,AlGaInP层的厚度为5~50nm。
可选地,N型扩展层102为AlGaInP扩展层,厚度为1.5~3.5um,N型掺杂的浓度可以大于6*1018cm-3
可选地,N型欧姆接触层101为n-GaAs欧姆接触层101,厚度为50~150nm。
可选地,AlGaInP基发光二极管芯片还包括包覆在外延层上的钝化层501,钝化层501为Al2O3层。钝化层具有很好的防潮和防水的能力,同时能够起到减少漏电流的作用。
任何缺陷或杂质都会促进芯片表面或表面附近的复合。表面复合速率(SRV)受到少数载流子向表面移动速率的限制。对于大多数半导体,载流子的运动速度约为107cm/s。载流子的损耗可以通过表面复合速率和载流子向表面的移动速率的相乘表达出来。载流子的损耗会影响发光二极管器件的发光效率,因此AlGaInP发光二极管器件的发光效率与表面复合速率有关。
在本实施例中,可以采用原子层沉积技术(Atomic Layer deposition,ALD)制备Al2O3层。生长温度为200~250℃。制备的Al2O3层薄膜具有固定负电荷密度(Qf)高和界面缺陷态密度(Dit)低、钝化效果出色、化学剂量组分稳定等特性,可以在很大程度上消除寄生漏电效应,优异的表面钝化可以降低少数载流子(少子)的表面复合速率,提高AlGaInP发光二极管器件的光电转化效率。
示例性地,钝化层501的沉积厚度为100~200nm。
可选地,AlGaInP基发光二极管芯片还包括包覆在钝化层501外的第二反射层502,第二反射层502为TiOx/SiOx超晶格结构。通过设置第二反射层,可以将透过外延生长的第二反射层502的光子反射回来,提升光电转化效率。其中,TiOx/SiOx材料有着优异的抗弯强度和断裂韧性,有利于减少固晶抓取过程中顶针产生的损伤。
示例性地,第二反射层502中,TiOx层的厚度为80~120nm,SiOx层的厚度为80~120nm。第二反射层502的总厚度可以为3~4μm。
可选地,第二反射层502由20~40对TiOx/SiOx超晶格结构组成。
可选地,AlGaInP基发光二极管芯片还包括设置在P型电极402和N型电极401上的金属层600,金属层600为Ti/Al/Ti/Ni/Pt/Ni/Au复合层。
其中,金属层600中的各层金属厚度为100~1000nm,Ni可以增加与封装工艺上锡膏焊中Sn的熔合,Pt可以阻挡Sn持续向Pad电极熔合,提升器件封装可靠性。
可选地,N型电极401为AuGeNi/Au/Ni/Pt/Au复合层,P型电极402为AuBe/Au/Pt/Ti/Au复合层。
示例性地,P型电极402中的Pt层、Ti层的厚度均为100nm。Be元素容易扩展到Au表面,在蒸镀完成去胶过程中1s轨道电子与去胶液中的亲油性分子的极性官能团,形成类似化学共价键引起光刻胶的回粘,增加Pt/Ti层会阻挡Be的扩展,这种结构更利于芯片电极剥离去胶。
示例性地,N型电极401中各层的厚度均为0.1~1um。
图2是本公开实施例提供的一种AlGaInP基发光二极管芯片的正视图,如图2所示,图中401为N型电极,402为P型电极,600为金属层,M为mesa,表示台面。其中,P型电极402和金属层600之间通过P连通孔402a连通,P连通孔402a位于的P型电极402中部。P型电极402为多层阶梯结构,P型电极402中的每一层均为柱状结构,柱状结构包括四个侧面,四个侧面中靠近mesa的一面为弧面,其它三个面均为平面。该设置方式可以减少P型电极402的面积,增加mesa区域的面积占比,有利于固晶焊线过程中的识别能力,提升识别良率。N型电极401和金属层600之间通过n连通孔401a连通,N型电极401包括第一段和第二段,其中,n连通孔401a位于第一段的一端,第一段的另一端向p连通孔402a延伸,第一段的另一端垂直连接在第二段的中心,这种结构有利于扩展电流。N型电极401的第一段上设有标识401b。
图3是本公开实施例提供的一种AlGaInP基发光二极管芯片的制造方法流程图,如图3所示,该制造方法用于制造上述实施例所述的AlGaInP基发光二极管芯片,该制造方法包括:
步骤301、在N型GaAs衬底上依次生长腐蚀停层、N型欧姆接触层、N型扩展层、第一反射层、N型限制层、发光层、P型限制层、P型电流扩展层、窗口层、P型欧姆接触层。
示例性地,步骤301可以包括:
采用金属有机化学气相沉积法(英文:Metal-organic Chemical VaporDeposition,简称:MOCVD)在N型GaAs衬底上依次生长腐蚀停层、N型欧姆接触层、N型扩展层、第一反射层、N型限制层、发光层、P型限制层、P型电流扩展层、窗口层、P型欧姆接触层。
可选地,在生长腐蚀停层、N型欧姆接触层、N型扩展层、第一反射层、N型限制层、发光层、P型限制层、P型电流扩展层、窗口层、P型欧姆接触层时,生长温度为600~700℃,生长压力为50~1000mbar。
可选地,P型欧姆接触层为p-GaP欧姆接触层,厚度为50~200nm。
可选地,窗口层为GaP层,厚度为3~8um。
可选地,P型电流扩展层为AlGaInP扩展层,厚度为0.5~1.5um。
可选地,P型限制层为AlInP限制层,厚度为0.1~0.5um。
可选地,发光层包括多个周期的GaInP/AlGaInP超晶格结构,厚度为150~200nm。
可选地,N型限制层为AlInP限制层,厚度为0.1~0.5um。
可选地,第一反射层为AlInP/AlGaInP超晶格结构,可以与整体外延层晶格比较匹配,反射率高达95%以上。
示例性地,第一反射层的层数可以为5~35层。
示例性地,第一反射层中AlInP层的厚度为5~50nm,AlGaInP层的厚度为5~50nm。
可选地,N型扩展层为AlGaInP扩展层,厚度为1.5~3.5um。
可选地,N型欧姆接触层为n-GaAs欧姆接触层,厚度为50~150nm。
在本实施例中,采用高纯H2(氢气)或高纯N2(氮气)或高纯H2和高纯N2的混合气体作为载气,高纯NH3作为N源,三甲基镓(TMGa)及三乙基镓(TEGa)作为镓源,三甲基铟(TMIn)作为铟源,硅烷(SiH4)作为N型掺杂剂,三甲基铝(TMAl)作为铝源,二茂镁(CP2Mg)作为P型掺杂剂。
步骤302、在P型欧姆接触层上形成粗化键合层。
其中,粗化键合层为P型Gap层。
步骤303、对粗化键合层的远离P型欧姆接触层的一面进行粗化。
示例性地,可以使用酸体系粗化液对粗化键合层的远离P型欧姆接触层的一面进行粗化。
其中,酸体系粗化液为包含HIO4、HF、H2SO4、CH3COOH的混合液。采用酸体系粗化液粗化P-GaP层粗化键合层可以使得GaP层粗化效果均匀,有利于GaP粗化层与Al2O3层间形成良好的粘附,增加器件的可靠性。
步骤304、在粗化键合层的粗化表面上形成键合层。
其中,键合层为Al2O3/Si3N4/SiO2复合层。
示例性地,步骤304可以包括:
采用电子束蒸镀法在粗化键合层上依次沉积Al2O3层、Si3N4层和SiO2层;
对SiO2层的远离粗化键合层的一面进行抛光处理,得到键合层,以减少因晶圆翘曲引起的形变缺陷;
采用酸系列溶液对键合层进行清洗,酸系列溶液为包含H2SO4、H2O2、H3PO4的混合液。使用酸系列溶液清洗键合层,可以减少键合层表面缺陷密度,同时引入-OH键,增加键合效果。
示例性地,键合层的生长温度为110~180℃,生长压力小于0.03Pa。
步骤305、去除N型GaAs衬底和腐蚀停层,并在键合层上设置蓝宝石衬底。
在本实施例中,可以将蓝宝石衬底与键合层高温键合在一起,键合温度为300~430℃。
可选地,可以通过化学湿化溶液去除GaAs衬底和腐蚀停层。
步骤306、在N型欧姆接触层的远离蓝宝石衬底的一面上形成N型电极。
其中,N型电极为AuGeNi/Au/Ni/Pt/Au层。
示例性地,N型电极中各层的厚度均为0.1~1um。
示例性地,步骤306可以包括:
采用感应耦合等离子体刻蚀法刻蚀至N型欧姆接触层并露出发光台面,以负胶光刻后,在N型欧姆接触层上用电子束蒸镀的方法依次沉积AuGeNi/Au/Ni/Pt/Au的N型电极。
可选地,该制造方法还包括:
对芯片进行450~480℃退火,形成良好的N面欧姆接触。
步骤307、在P型欧姆接触层的远离蓝宝石衬底的一面上形成P型电极。
可选地,P型电极为AuBe/Au/Pt/Ti/Au层。
示例性地,P型电极中的Pt层、Ti层的厚度均为100nm。Be元素容易扩展到Au表面,在蒸镀完成去胶过程中1s轨道电子与去胶液中的亲油性分子的极性官能团,形成化学类似共价键引起光刻胶的回粘,增加Pt/Ti层会阻挡Be的扩展,这种结构更利于芯片电极剥离去胶。
示例性地,步骤307可以包括:
采用感应耦合等离子体刻蚀法刻蚀至P-GaP欧姆接触层并露出发光台面,以负胶光刻后,在P-GaP欧姆接触层上用电子束蒸镀的方法依次沉积AuBe/Au/Pt/Ti/Au的P型电极。
可选地,该制造方法还包括:
对芯片进行300℃退火,形成良好的P面欧姆接触。
步骤308、在发光二极管芯片外依次形成一层钝化层和包覆在钝化层外的第二反射层。
其中,钝化层包覆在外延层上,钝化层为Al2O3层,第二反射层为TiOx/SiOx超晶格结构。Al2O3表面钝化层可以采用AlD(Atomic layer deposition,原子层沉积)法沉积,沉积速率约0.6~1nm/min,沉积温度200~250℃,厚度为100~200nm。
示例性地,在沉积Al2O3表面钝化层后,以光刻定义出切割道图形,ICP干刻出切割道,然后沉积第二反射层,材料为TiOx/SiOx,以光刻定义出连接电学导通孔图形,ICP干刻出孔形,以正胶光刻保护,ICP干刻到蓝宝石层,并形成连续的具有一定角度的干刻侧面形貌。
在本实施例中,第二反射层可以通过电子束蒸镀形成,温度为100~120℃,TiOx层和SiOx层的厚度可以均为80~120nm,第二反射层的总厚度为3~4μm。
步骤309、在N型电极和P型电极上分别形成金属层。
其中,金属层600为Ti/Al/Ti/Ni/Pt/Ni/Au复合层。
可选地,金属层600中的各层金属厚度均为100~1000nm,金属层600可以通过电子束蒸镀形成。金属层600中的Ni可以增加与封装工艺上锡膏焊中Sn熔合,Pt可以阻挡Sn持续向Pad电极熔合,提升器件封装可靠性。
可选地,该制造方法还包括:
将蓝宝石衬底减薄至60~100μm。
将芯片进行抛光、激光切割分离、光电参数测试、外观检验后得到设计尺寸的一种新结构AlGaInP红光mini-LED器件。AlGaInP红光mini-LED器件的发光面积尺寸为3~7mil,芯片厚度为60~100μm。
本公开实施例通过在外延层和蓝宝石衬底之间形成粗化键合层和复合键合层,其中,粗化键合层为P型Gap层,复合键合层为Al2O3/Si3N4/SiO2复合层。一方面,复合键合层中的Al2O3层与P型Gap层接触,Al2O3材料在电子束成膜过程中形成有大量的-O悬挂键,与GaP表面形成了结合,可以使得Al2O3与GaP之间具有较强的粘附力,保证复合键合层与粗化键合层之间的键合良率。另一方面,复合键合层中的SiO2层与主要成分为Al2O3的蓝宝石衬底之间、以及复合键合层中的Si3N4层、Al2O3层以及SiO2之间会形成离子键和共价键相结合,具有较好的结合力和较强的粘附力,可以保证复合键合层内部、以及蓝宝石衬底之间的键合良率。而且P型Gap层与外延层表面的材料相同,粗化键合层和外延层之间的键合良率很高。另外,粗化键合层的与复合键合层接触的一面上形成有粗化结构,可以增强粗化键合层的与复合键合层之间的粘附力,提升复合键合层与粗化键合层之间的键合良率。综上,通过在蓝宝石衬底和外延层之间设置粗化键合层和复合键合层有利于提升外延层和蓝宝石衬底之间的键合良率。
以上仅为本公开的可选实施例,并不用以限制本公开,凡在本公开的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种AlGaInP基发光二极管芯片,所述AlGaInP基发光二极管芯片包括蓝宝石衬底(301)以及外延层,所述外延层包括依次层叠设置在所述蓝宝石衬底(301)上的P型欧姆接触层(109)、窗口层(108)、P型电流扩展层(107)、P型限制层(106)、发光层(105)、N型限制层(104)、第一反射层(103)、N型扩展层(102)和N型欧姆接触层(101),所述N型欧姆接触层(101)上设有N型电极(401),所述P型欧姆接触层(109)上设有P型电极(402),其特征在于,
所述AlGaInP基发光二极管芯片还包括设置在所述蓝宝石衬底(301)和所述外延层之间的粗化键合层(110)、以及设置在所述蓝宝石衬底(301)和所述粗化键合层(110)之间的复合键合层(201),所述复合键合层(201)为Al2O3/Si3N4/SiO2复合层,所述粗化键合层(110)为P型Gap层,所述粗化键合层(110)的与所述复合键合层(201)接触的一面上形成有粗化结构。
2.根据权利要求1所述的AlGaInP基发光二极管芯片,其特征在于,所述复合键合层(201)中的Al2O3层与Si3N4层的厚度相等,所述复合键合层(201)中的SiO2层的厚度大于Al2O3层的厚度。
3.根据权利要求1或2所述的AlGaInP基发光二极管芯片,其特征在于,所述AlGaInP基发光二极管芯片还包括包覆在所述外延层上的钝化层(501),所述钝化层(501)为Al2O3层。
4.根据权利要求3所述的AlGaInP基发光二极管芯片,其特征在于,所述AlGaInP基发光二极管芯片还包括包覆在所述钝化层(501)外的第二反射层(502),所述第二反射层(502)为TiOx/SiOx超晶格结构。
5.根据权利要求1或2所述的AlGaInP基发光二极管芯片,其特征在于,所述AlGaInP基发光二极管芯片还包括设置在所述P型电极(402)和所述N型电极(401)上的金属层(600),所述金属层(600)为Ti/Al/Ti/Ni/Pt/Ni/Au复合层。
6.根据权利要求1或2所述的AlGaInP基发光二极管芯片,其特征在于,所述第一反射层(103)为AlInP/AlGaInP超晶格结构。
7.根据权利要求1或2所述的AlGaInP基发光二极管芯片,其特征在于,所述N型电极(401)为AuGeNi/Au/Ni/Pt/Au复合层,所述P型电极(402)为AuBe/Au/Pt/Ti/Au复合层。
8.一种发光二极管芯片的制造方法,其特征在于,所述制造方法包括:
在N型GaAs衬底上依次生长腐蚀停层、N型欧姆接触层、N型扩展层、第一反射层、N型限制层、发光层、P型限制层、P型电流扩展层、窗口层、P型欧姆接触层;
在所述P型欧姆接触层上形成粗化键合层,所述粗化键合层为P型Gap层;
对所述粗化键合层的远离所述P型欧姆接触层的一面进行粗化;
在所述粗化键合层的粗化表面上形成复合键合层,所述复合键合层为Al2O3/Si3N4/SiO2复合层;
去除所述N型GaAs衬底和所述腐蚀停层,并在所述复合键合层上设置蓝宝石衬底;
在所述N型欧姆接触层的远离所述蓝宝石衬底的一面上形成N型电极;
在所述P型欧姆接触层的远离所述蓝宝石衬底的一面上形成P型电极。
9.根据权利要求8所述的制造方法,其特征在于,所述对所述粗化键合层的远离所述P型欧姆接触层的一面进行粗化,包括:
使用酸体系粗化液对所述粗化键合层的远离所述P型欧姆接触层的一面进行粗化,所述酸体系粗化液为包含HIO4、HF、H2SO4、CH3COOH的混合液。
10.根据权利要求8所述的制造方法,其特征在于,所述在所述粗化键合层的粗化表面上形成复合键合层,包括:
采用电子束蒸镀法在所述粗化键合层上依次沉积Al2O3层、Si3N4层和SiO2层;
对所述SiO2层的远离所述粗化键合层的一面进行抛光处理,得到所述复合键合层;
采用酸系列溶液对所述复合键合层进行清洗,所述酸系列溶液为包含H2SO4、H2O2、H3PO4的混合液。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021208766A1 (zh) * 2020-04-17 2021-10-21 华灿光电(苏州)有限公司 AlGaInP基发光二极管芯片及其制造方法
CN113690325A (zh) * 2021-06-30 2021-11-23 华灿光电(浙江)有限公司 太阳能电池及其制造方法
CN113903834A (zh) * 2021-08-23 2022-01-07 华灿光电(浙江)有限公司 覆晶红光二极管芯片及其制备方法
CN114388672A (zh) * 2021-11-30 2022-04-22 华灿光电(浙江)有限公司 微型发光二极管芯片及其制备方法
CN114864784A (zh) * 2022-05-26 2022-08-05 厦门市三安光电科技有限公司 一种发光二极管及发光装置
WO2023164890A1 (en) * 2022-03-03 2023-09-07 Jade Bird Display (Shanghai) Company Micro led, micro led pannel and micro led chip

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114156379B (zh) * 2021-12-03 2023-05-26 扬州乾照光电有限公司 发光芯片的制作方法
CN114335265B (zh) * 2021-12-30 2023-08-04 扬州乾照光电有限公司 一种近红外led外延结构制作方法及外延结构
CN116154058B (zh) * 2023-04-19 2023-08-15 河北光兴半导体技术有限公司 组合芯片的制备方法及组合芯片
CN116825934B (zh) * 2023-08-30 2023-11-17 南昌凯捷半导体科技有限公司 内嵌对位量子点填充mini-LED芯片及其制作方法
CN116978999B (zh) * 2023-09-22 2024-01-02 南昌凯捷半导体科技有限公司 一种电流限域Micro-LED芯片及其制作方法
CN117691464B (zh) * 2024-01-31 2024-04-30 南昌凯捷半导体科技有限公司 一种vcsel芯片及其制造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140070166A1 (en) * 2009-09-10 2014-03-13 Micron Technology, Inc. Epitaxial formation structures and associated methods of manufacturing solid state lighting devices
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
CN109244205A (zh) * 2018-09-12 2019-01-18 肖和平 一种倒装结构AlGaInP红光Micro-LED及其制备方法
CN109671822A (zh) * 2019-01-10 2019-04-23 佛山市国星半导体技术有限公司 一种防激光切割损伤的led晶圆及其制作方法、切割方法
CN110224680A (zh) * 2019-05-13 2019-09-10 电子科技大学 一种固态反射型体声波谐振器及其制备方法
CN110970363A (zh) * 2019-05-31 2020-04-07 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种异质集成单晶钻石薄膜的制备方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101692410B1 (ko) * 2010-07-26 2017-01-03 삼성전자 주식회사 발광소자 및 그 제조방법
CN111628058A (zh) * 2020-04-17 2020-09-04 华灿光电(苏州)有限公司 AlGaInP基发光二极管芯片及其制造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140070166A1 (en) * 2009-09-10 2014-03-13 Micron Technology, Inc. Epitaxial formation structures and associated methods of manufacturing solid state lighting devices
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
CN109244205A (zh) * 2018-09-12 2019-01-18 肖和平 一种倒装结构AlGaInP红光Micro-LED及其制备方法
CN109671822A (zh) * 2019-01-10 2019-04-23 佛山市国星半导体技术有限公司 一种防激光切割损伤的led晶圆及其制作方法、切割方法
CN110224680A (zh) * 2019-05-13 2019-09-10 电子科技大学 一种固态反射型体声波谐振器及其制备方法
CN110970363A (zh) * 2019-05-31 2020-04-07 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种异质集成单晶钻石薄膜的制备方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021208766A1 (zh) * 2020-04-17 2021-10-21 华灿光电(苏州)有限公司 AlGaInP基发光二极管芯片及其制造方法
CN113690325A (zh) * 2021-06-30 2021-11-23 华灿光电(浙江)有限公司 太阳能电池及其制造方法
CN113690325B (zh) * 2021-06-30 2023-10-13 华灿光电(浙江)有限公司 太阳能电池及其制造方法
CN113903834A (zh) * 2021-08-23 2022-01-07 华灿光电(浙江)有限公司 覆晶红光二极管芯片及其制备方法
CN113903834B (zh) * 2021-08-23 2023-10-13 华灿光电(浙江)有限公司 覆晶红光二极管芯片及其制备方法
CN114388672A (zh) * 2021-11-30 2022-04-22 华灿光电(浙江)有限公司 微型发光二极管芯片及其制备方法
CN114388672B (zh) * 2021-11-30 2023-06-09 华灿光电(浙江)有限公司 微型发光二极管芯片及其制备方法
WO2023164890A1 (en) * 2022-03-03 2023-09-07 Jade Bird Display (Shanghai) Company Micro led, micro led pannel and micro led chip
CN114864784A (zh) * 2022-05-26 2022-08-05 厦门市三安光电科技有限公司 一种发光二极管及发光装置
CN114864784B (zh) * 2022-05-26 2024-04-23 泉州三安半导体科技有限公司 一种发光二极管及发光装置

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