CN1307729C - 氮化镓基发光二极管管芯的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种氮化镓基发光二极管管芯的制作方法，该方法适用于碳化硅衬底、硅衬底和砷化镓衬底上外延的氮化镓基发光二极管结构的管芯的制作，包括如下步骤：1)在碳化硅衬底上用金属化学气相沉积(MOCVD)技术分别生长N型氮化镓层、有源区和P型氮化镓层；2)在P型GaN层上制备P型欧姆接触接触电极；3)将衬底从背面用研磨的方法或离子减薄技术将其减薄到70μm到150μm之间；4)在减薄的面上用光刻和蒸发或溅射的方法制备N电极；5)最后用切割法或划片法沿设计好的管芯的分割道分割成单管芯。

Description

氮化镓基发光二极管管芯的制作方法
技术领域
本发明属于半导体技术领域，特别是指一种氮化镓基发光二极管管芯的制作方法。
背景技术
III-V族氮化镓(GaN)基化合物半导体及其量子阱结构发光二极管(LED)具有高可靠性、高效率、快速响应、长寿命、全固体化、体积小等优点，在大屏幕显示、交通灯信息指示及一般的光显示和指示领域具有巨大的应用市场。随着氮化镓基材料外延工艺水平的提高和改进，氮化镓基发光二极管结构的外延材料的发光功率得到了大幅度的提高，其发光功率最高已经达到了20mw(标准管芯)，随着外延材料工艺技术的进步，发光二极管结构的外延材料的发光功率将会得到更进一步的提高。但是，对于一般的光显示和指示应用，0.5-2mw的功率已经足够用了，如果用目前功率较高的外延材料制作标准管芯，就会造成外延材料的浪费，并且由于光亮度太高对人的眼睛造成伤害。
本发明以前的氮化镓基蓝、绿光二极管管芯的制作方法是：在碳化硅衬底、硅等导电衬底上外延生长发光二极管的结构，制备二极管的N电极和P型层的透明电极以及压焊电极，然后用切割法或划片法沿设计好的管芯的分割道分割成面积为(250-300)μm×(250-300)μm的标准单个管芯。这种尺寸的管芯用做一般的光显示和指示，光亮度过高，会造成材料的浪费，并且有可能伤及人身安全。
发明内容
本发明的目的是提供一种氮化镓基发光二极管管芯的制作方法，其可以减小管芯面积，简化以前常规的制作工艺，制作出适合于一般光显示和指示用的发光二极管管芯，提高产量和产率，降低生产成本。
本发明一种氮化镓基发光二极管管芯的制作方法，该方法适用于碳化硅衬底、硅衬底和砷化镓衬底上外延的氮化镓基发光二极管结构的管芯的制作，其特征在于，包括如下步骤：
1)在碳化硅衬底上用金属化学气相沉积(MOCVD)技术分别生长N型氮化镓层、有源区和P型氮化镓层；
2)在P型氮化镓层上制备P型欧姆接触电极；
3)将衬底从背面用研磨的方法或离子减薄技术将其减薄到70μm到150μm之间；
4)在减薄的面上用光刻和蒸发或溅射的方法制备N电极；
5)最后用切割法或划片法沿设计好的管芯的分割道分割成单个管芯。
管芯尺寸大小为(100-150)μm×(80-150)μm，不用制作P型层透明电极，发光主要利用管芯的侧向来实现。
这种方法制作的管芯的工作电流为5-15mA，典型值为10mA。
附图说明
为了进一步说明本发明的内容，以下结合实施例及附图对本发明做一详细的描述，其中：
图1是传统的碳化硅衬底上的氮化镓基发光二极管标准管芯的示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是本发明的在碳化硅衬底上的氮化镓基发光二极管的管芯示意图；
图4是图3的俯视图。
具体实施方式
首先请参阅图1及图2所示，标准管芯的面积为(250-300)μm×(250-300)μm，目前其发光功率最高可以达到20mw左右。其制作过程一般是在导电衬底10上利用MOCVD技术外延生长N型GaN11，有源区12和P型GaN13，然后利用半导体工艺技术形成P型层透明电极15和P型层压焊电极16，接着将导电衬底减薄后在其背面形成N型层电极14，最后分割成管芯。
图3是本发明的在碳化硅衬底上氮化镓基发光二极管的管芯大小及结构示意图，图4是图3的俯视图，其管芯尺寸大小为(100)μm×(100)μm，不用P型层的透明电极。
本发明小尺寸的氮化镓基蓝、绿色发光二极管管芯的制作方法是，减小管芯的尺寸，不用制作P型层的透明电极，而是利用管芯的侧向出光作为光的主要出射方法，其管芯的面积可以减小到(100-150)μm×(80-150)μm，可以使标准管芯功率4mw以上氮化镓基蓝、绿色发光二极管外延结构材料制作的管芯的功率降到0.5-2mw，适合于一般的光显示和指示用，保证人眼的安全，简化了制作工艺，提高了产量和产率。
本发明的小尺寸氮化镓基蓝、绿色发光二极管管芯的制作过程为：在碳化硅等的导体衬底衬底上外延生长氮化镓基发光二极管结构，用刻蚀、光刻、Lift-off、蒸发镀膜、合金等技术根据设计的管芯的具体尺寸，制作二极管的P电极，然后将碳化硅等的衬底从背面用研磨的方法或离子减薄技术将其减薄到70μm到150μm之间，再在减薄的面上制作N电极。最后用切割(dicing)或划片(scribe)的方法将管芯分开。
本发明提出了一种在碳化硅衬底上小尺寸氮化镓基蓝、绿色发光二极管的制作方法，将氮化镓基蓝、绿色发光二极管的管芯面积缩小，不需制作p型层透明电极，主要利用侧向出光来实现光的输出，这种管芯可以在小电流下工作，实现用标准管芯发射功率4mw以上的发光二极管结构的外延材料制备满足一般显示和指示用的发光二极管管芯(0.5-2mw)，简化了制作工艺，提高了产量和产率。

Claims (3)

1、一种氮化镓基发光二极管管芯的制作方法，该方法适用于碳化硅衬底、硅衬底和砷化镓衬底上外延的氮化镓基发光二极管结构的管芯的制作，其特征在于，包括如下步骤：
1)在碳化硅衬底上用金属化学气相沉积技术分别生长N型氮化镓层、有源区和P型氮化镓层；
2)在P型氮化镓层上制备P型欧姆接触电极；
3)将衬底从背面用研磨的方法或离子减薄技术将其减薄到70μm到150μm之间；
4)在减薄的面上用光刻和蒸发或溅射的方法制备N电极；
5)最后用切割法或划片法沿设计好的管芯的分割道分割成单个管芯。
2、根据权利1所述的氮化镓基发光二极管管芯的制作方法，其特征在于，管芯尺寸大小为(100-150)μm×(80-150)μm，不用制作P型层透明电极，发光主要利用管芯的侧向来实现。
3、根据权利要求1所述的氮化镓基发光二极管管芯的制作方法，其特征在于，这种方法制作的管芯的工作电流为5-15mA，典型值为10mA。
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