CN115458638A - 一种防短路led芯片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防短路LED芯片及其制备方法，该制备方法包括如下步骤：在蓝宝石衬底上依次生长N型半导体层、发光层和P型半导体层；在P型半导体层上依次沉积SiO2薄膜和光刻胶层；采用氢氟酸腐蚀处理SiO2薄膜；基于光刻胶层的图形，采用ICP刻蚀N型半导体层至P型半导体层，刻蚀后去除光刻胶层；采用ICP‑mesa刻蚀发光层和P型半导体层，刻蚀后去除SiO2薄膜；在P型半导体层上依次沉积ITO薄膜、保护层以及金属电极，制得防短路LED芯片。本发明通过先依次沉积SiO2薄膜和光刻胶层，再对SiO2薄膜进行腐蚀，使后续刻蚀过程中能够形成两个台阶结构，避免了现有工艺中LED芯片出现短路的问题；同时，工艺流程简单，有效降低了制备成本。
Description
技术领域
本发明涉及半导体领域，特别是一种防短路LED芯片及其制备方法。
背景技术
半导体发光二极管被广泛应用于固态照明光源，其绿色节能的特点被普遍关注，其具有发热量低、耗电量小、寿命长、反应速度快、体积小可平面封装等优点，特别是以氮化物为基础的蓝色发光二极管的研制成功，使得发光二极管可以实现全色彩发光，并逐步迈向白光照明时代。目前发光二极管在汽车内外灯光、显示器背光、室外景观照明，便携式系统闪光灯、投影仪光源、广告灯箱、电筒、交通灯等领域都有广泛应用。
目前，传统LED，尤其是倒装LED，为了避免在锡膏或银胶等方式封装后，因P电极与mesa刻蚀区相连导致短路，通常采用SiO2等绝缘透明材料包覆N-GaN刻蚀区，或者将N-GaN刻蚀区再次刻蚀到衬底表面，形成刻蚀隔离区(Isolation belt)，杜绝短路风险。但是N-GaN刻蚀和隔离区刻蚀通常需要进行两次光刻和刻蚀，浪费原物料和时间。故需要提出一种新的外延生长方法以解决上述现有问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种防短路LED芯片及其制备方法，用于解决现有倒装LED制备工艺容易导致短路的问题。
为解决上述技术问题，本发明所提供的第一解决方案为：一种防短路LED芯片制备方法，包括如下步骤：S1，在蓝宝石衬底上依次生长N型半导体层、发光层和P型半导体层；S2，在P型半导体层上依次沉积SiO2薄膜和光刻胶层，光刻胶层的垂直投影面积小于SiO2薄膜的垂直投影面积；S3，采用氢氟酸腐蚀处理SiO2薄膜，至SiO2薄膜的垂直投影面积小于光刻胶层的垂直投影面积；S4，基于光刻胶层的图形，采用ICP刻蚀N型半导体层至P型半导体层，刻蚀后去除光刻胶层；S5，采用ICP-mesa刻蚀发光层和P型半导体层，刻蚀后去除SiO2薄膜；S6，在P型半导体层上依次沉积ITO薄膜、保护层以及金属电极，制得防短路LED芯片。
优选的，N型半导体层为N型GaN层，P型半导体层为P型GaN层。
优选的，S2步骤中，SiO2薄膜的厚度为
优选的，光刻胶层的厚度为
其中，S4步骤刻蚀完成后，蓝宝石衬底与N型半导体层之间形成第一台阶结构。
其中，S5步骤刻蚀完成后，N型半导体层与发光层之间形成第二台阶结构。
优选的，S6步骤中，保护层为氧化硅钝化层。
其中，保护层覆盖第一台阶结构、第二台阶结构以及ITO薄膜。
其中，金属电极包括n电极和p电极，n电极贯穿保护层后与n型半导体层连接，p电极贯穿保护层后与ITO薄膜连接。
为解决上述技术问题，本发明所提供的第二解决方案为：一种防短路LED芯片，该防短路LED芯片由前述第一解决方案中的防短路LED芯片制备方法制备得到。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供了一种防短路LED芯片及其制备方法，通过先依次沉积SiO2薄膜和光刻胶层，再对SiO2薄膜进行腐蚀，使后续刻蚀过程中能够形成两个台阶结构，使两金属电极分别位于不同台阶面上，避免了现有工艺中LED芯片出现短路的问题；同时，工艺流程简单，有效降低了制备成本。
附图说明
图1是本发明中防短路LED芯片制备方法一实施方式的工艺流程图；
图2a是本发明中S1步骤后LED芯片的结构示意图；
图2b是本发明中S2步骤后LED芯片的结构示意图；
图2c是本发明中S3步骤后LED芯片的结构示意图；
图2d是本发明中S4步骤后LED芯片的结构示意图；
图2e是本发明中S5步骤后LED芯片的结构示意图；
图2f是本发明中S6步骤后LED芯片的结构示意图；
图中：1-蓝宝石衬底，2-N型半导体层，3-发光层，4-P型半导体层，5-SiO2薄膜，6-光刻胶层，7-ITO薄膜，8-保护层，9-金属电极。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。
对于本发明所提供的第一解决方案，请参阅图1，防短路LED芯片制备方法具体包括如下步骤：
S1，在蓝宝石衬底1上依次生长N型半导体层2、发光层3和P型半导体层4。请参阅图2a，本实施方式中，N型半导体层为N型GaN层，P型半导体层为P型GaN层，在其他实施方式中也可以选择AlGaN基的半导体材料，在此不做限定。
S2，在P型半导体层4上依次沉积SiO2薄膜5和光刻胶层6，光刻胶层6的垂直投影面积小于SiO2薄膜5的垂直投影面积。请参阅图2b，本步骤中，SiO2薄膜的厚度优选为
光刻胶层的厚度优选为
所设置的光刻胶层控制在刚好可以从P半导体刻蚀到衬底面的厚度，即光刻胶的具体厚度选择需要根据不同结构的外延片进行适应性选择，在此不做限定。
S3，采用氢氟酸腐蚀处理SiO2薄膜5，至SiO2薄膜5的垂直投影面积小于光刻胶层6的垂直投影面积。请参阅图2c，本步骤中，通过控制氢氟酸的腐蚀时间，来控制SiO2薄膜腐蚀后向内缩短的距离，而SiO2薄膜向内缩短后的形貌又直接影响后续ICP-mesa刻蚀后第二台阶结构的形貌，即可以通过控制氢氟酸的腐蚀时间来调节后续第二台阶结构的形貌。
S4，基于光刻胶层6的图形，采用ICP刻蚀N型半导体层2至P型半导体层4，刻蚀后去除光刻胶层6。请参阅图2d，S4步骤刻蚀完成后，蓝宝石衬底与N型半导体层之间形成第一台阶结构，此时SiO2薄膜5仍完好无损。
S5，采用ICP-mesa刻蚀发光层3和P型半导体层4，刻蚀后去除SiO2薄膜5。请参阅图2e，S5步骤刻蚀完成后，N型半导体层与发光层之间形成第二台阶结构，即获得mesa刻蚀图形结构。
S6，在P型半导体层4上依次沉积ITO薄膜7、保护层8以及金属电极9，制得防短路LED芯片。请参阅图2f，本步骤中，保护层8为氧化硅钝化层；保护层8覆盖第一台阶结构、第二台阶结构以及ITO薄膜7；金属电极9包括n电极和p电极，n电极贯穿保护层后与n型半导体层2连接，p电极贯穿保护层后与ITO薄膜7连接。
对于本发明所提供的第二解决方案为：一种防短路LED芯片，该防短路LED芯片由前述第一解决方案中的防短路LED芯片制备方法制备得到，即第一解决方案与第二解决方案中防短路LED芯片的结构和制备方式保持一致。
区别于现有技术的情况，本发明提供了一种防短路LED芯片及其制备方法，通过先依次沉积SiO2薄膜和光刻胶层，再对SiO2薄膜进行腐蚀，使后续刻蚀过程中能够形成两个台阶结构，使两金属电极分别位于不同台阶面上，避免了现有工艺中LED芯片出现短路的问题；同时，工艺流程简单，有效降低了制备成本。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种防短路LED芯片制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，在蓝宝石衬底上依次生长N型半导体层、发光层和P型半导体层；
S2，在所述P型半导体层上依次沉积SiO2薄膜和光刻胶层，所述光刻胶层的垂直投影面积小于所述SiO2薄膜的垂直投影面积；
S3，采用氢氟酸腐蚀处理所述SiO2薄膜，至所述SiO2薄膜的垂直投影面积小于光刻胶层的垂直投影面积；
S4，基于所述光刻胶层的图形，采用ICP刻蚀N型半导体层至P型半导体层，刻蚀后去除光刻胶层；
S5，采用ICP-mesa刻蚀发光层和P型半导体层，刻蚀后去除SiO2薄膜；
S6，在所述P型半导体层上依次沉积ITO薄膜、保护层以及金属电极，制得防短路LED芯片。
2.根据权利要求1所述防短路LED芯片制备方法，其特征在于，所述N型半导体层为N型GaN层，P型半导体层为P型GaN层。
3.根据权利要求1所述防短路LED芯片制备方法，其特征在于，所述S2步骤中，所述SiO2薄膜的厚度为
4.根据权利要求1所述防短路LED芯片制备方法，其特征在于，所述S2步骤中，所述光刻胶层的厚度为
5.根据权利要求1所述防短路LED芯片制备方法，其特征在于，所述S4步骤刻蚀完成后，所述蓝宝石衬底与N型半导体层之间形成第一台阶结构。
6.根据权利要求5所述防短路LED芯片制备方法，其特征在于，所述S5步骤刻蚀完成后，所述N型半导体层与发光层之间形成第二台阶结构。
7.根据权利要求6所述防短路LED芯片制备方法，其特征在于，所述S6步骤中，所述保护层为氧化硅钝化层。
8.根据权利要求6所述防短路LED芯片制备方法，其特征在于，所述保护层覆盖所述第一台阶结构、第二台阶结构以及ITO薄膜。
9.根据权利要求6所述防短路LED芯片制备方法，其特征在于，所述金属电极包括n电极和p电极，所述n电极贯穿所述保护层后与所述n型半导体层连接，所述p电极贯穿所述保护层后与所述ITO薄膜连接。
10.一种防短路LED芯片，其特征在于，所述防短路LED芯片由权利要求1～9中任一所述防短路LED芯片制备方法制备得到。
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