[發(fā)明專利]氮化鎵基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管轉(zhuǎn)移襯底的腐蝕方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010251509.5
• 申請日: 2010-08-11
• 公開（公告）號: CN101937951A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪煉成;郭恩卿;劉志強(qiáng);伊?xí)匝?/a>;王國宏
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 湯保平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是指氮化鎵基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管新襯底金屬的腐蝕方法。

背景技術(shù)

GaN基LED的器件結(jié)構(gòu)，主要經(jīng)歷了正裝結(jié)構(gòu)、倒裝結(jié)構(gòu)，以及目前廣為國際上重視的垂直結(jié)構(gòu)三個(gè)主要階段。本質(zhì)上講，前兩種器件結(jié)構(gòu)——倒裝結(jié)構(gòu)、正裝結(jié)構(gòu)均沒有擺脫藍(lán)寶石襯底對器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的束縛。2004年開始，垂直結(jié)構(gòu)得到了人們的廣泛關(guān)注，垂直結(jié)構(gòu)通過熱壓鍵合、激光剝離(LLO)等工藝，將GaN外延結(jié)構(gòu)從藍(lán)寶石轉(zhuǎn)移到Cu、Si等具有良好電、熱傳導(dǎo)特性的襯底材料上，器件電極上下垂直分布，從而徹底解決了正裝、倒裝結(jié)構(gòu)GaN基LED器件中因?yàn)殡姌O平面分布、電流側(cè)向注入導(dǎo)致的諸如散熱，電流分布不均勻、可靠性等一系列問題。因此，垂直結(jié)構(gòu)也被稱為是繼正裝、倒裝之后的第三代GaN基LED器件結(jié)構(gòu)，很有可能取代現(xiàn)有的器件結(jié)構(gòu)而成為GaN基LED技術(shù)主流。

垂直結(jié)構(gòu)相關(guān)研究涉及器件工藝與材料外延的相互配合，存在諸多技術(shù)難題。反向漏電大、成品率低是垂直結(jié)構(gòu)功率型LED研發(fā)過程中面臨的主要瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種氮化鎵基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管轉(zhuǎn)移襯底的腐蝕方法，該方法是通過光刻轉(zhuǎn)移的襯底，選擇一種腐蝕液，控制腐蝕條件，能夠有效腐蝕芯片上的轉(zhuǎn)移襯底材料，與后工藝相互配合，提高芯片成品率。

本發(fā)明提供一種氮化鎵基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管轉(zhuǎn)移襯底的腐蝕方法，包括：

步驟1：選擇一外延結(jié)構(gòu)，該外延結(jié)構(gòu)包括藍(lán)寶石襯底和氮化鎵LED層；

步驟2：在氮化鎵LED層上采用電鍍或鍵合的方法制作一轉(zhuǎn)移襯底；

步驟3：減薄轉(zhuǎn)移襯底，然后拋光；

步驟4：用激光刻劃方法在轉(zhuǎn)移襯底的表面上刻劃圖形，作為光刻對準(zhǔn)標(biāo)記；

步驟5：在作好光刻對準(zhǔn)標(biāo)記的轉(zhuǎn)移襯底上采用光刻方法，通過前烘，勻膠，曝光，顯影，堅(jiān)膜，在轉(zhuǎn)移襯底上面的中間形成光刻膠圖形，該光刻膠圖形的面積小于轉(zhuǎn)移襯底的面積；

步驟6：選擇腐蝕液腐蝕掉未被光刻膠圖形覆蓋的轉(zhuǎn)移襯底，使轉(zhuǎn)移襯底四周形成臺面；

步驟7：剝離光刻膠，清洗吹干，完成轉(zhuǎn)移襯底的腐蝕。

其中轉(zhuǎn)移襯底的材料為銅、銅-鎢合金、鎳或硅。

其中的刻劃圖形為單十字或雙十字。

其中勻膠所使用的光刻膠為正膠、負(fù)膠或反轉(zhuǎn)膠。

其中所述的腐蝕液為FeCl₃、KOH或HNO₃溶液或熔融液。

其中所述的腐蝕液的濃度為1mol/L-10mol/L，腐蝕液的溫度為20-100℃，腐蝕時(shí)間為5-30min，腐蝕中攪拌的轉(zhuǎn)速為100-500r/min。

附圖說明

為使審查員能進(jìn)一步了解本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、特征及其目的，以下結(jié)合附圖及較佳具體實(shí)施例的詳細(xì)說明如后，其中：

圖1是本發(fā)明的在外延結(jié)構(gòu)上制作轉(zhuǎn)移襯底的示意圖。

圖2為本發(fā)明的用激光刻劃方法刻劃十字后的示意圖。

圖3是本發(fā)明在轉(zhuǎn)移襯底上形成光刻圖形的示意圖。

圖4是本發(fā)明將轉(zhuǎn)移襯底腐蝕光刻膠剝離后的示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明關(guān)鍵在于腐蝕光刻裸露出的跑道位置新轉(zhuǎn)移襯底。通過選擇合適濃度的腐蝕液，控制諸如腐蝕溫度，腐蝕時(shí)間，攪拌速度等腐蝕條件，獲得較大的腐蝕比，與后工藝相配合，提高芯片的成品率。

請參閱圖1及圖4所示，本發(fā)明提供一種氮化鎵基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管轉(zhuǎn)移襯底的腐蝕方法，包括：

步驟1：選擇一外延結(jié)構(gòu)10，該外延結(jié)構(gòu)10包括藍(lán)寶石襯底11和氮化鎵LED層12。

步驟2：在氮化鎵LED層12上采用電鍍或鍵合的方法制作一轉(zhuǎn)移襯底20。藍(lán)寶石襯底11有生長技術(shù)成熟，器件質(zhì)量好，能耐高溫，耐腐蝕，機(jī)械強(qiáng)度大等優(yōu)點(diǎn)，因其導(dǎo)熱性能很差，而對于大功率LED而言，散熱是一個(gè)很重要的因素。藍(lán)寶石襯底11不良的導(dǎo)電性能，也導(dǎo)致傳統(tǒng)正裝結(jié)構(gòu)LED存在電流擁擠，降低其發(fā)光效率。基于垂直結(jié)構(gòu)的LED便能克服上述弊端，它通過把外延結(jié)構(gòu)10轉(zhuǎn)移到導(dǎo)電導(dǎo)熱性良好的新襯底上。所述轉(zhuǎn)移襯底20的材料為銅、銅-鎢合金、鎳或硅，它們導(dǎo)電導(dǎo)熱性能都非常優(yōu)良；

步驟3：減薄轉(zhuǎn)移襯底20至一定厚度，然后拋光。由于轉(zhuǎn)移襯底20的材料不同，其減薄拋光的速度，粘臘溫度，研磨液成分也不同。減薄厚度需要結(jié)合前后工藝考慮，太厚則需要腐蝕過深，側(cè)蝕也相繼加大，太薄則沒有足夠的強(qiáng)度支撐芯片，不易把握腐蝕的時(shí)間，激光剝離藍(lán)寶石襯底11后芯片會散落；