[發明專利]一種垂直結構LED芯片制備方法

有效

• 申請號: 201510080028.5
• 申請日: 2015-02-13
• 公開（公告）號: CN104701427B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 寧磊
• 申請（專利權）人: 西安神光皓瑞光電科技有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/48;H01L21/683
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司61211
• 代理人: 胡樂

1.一種垂直結構LED芯片制備方法，包括以下步驟：

1)在襯底上用MOCVD依次生長低溫GaN緩沖層、高溫U-GaN以及后續外延層，最終完成LED外延結構的生長；

2)使用PECVD設備對外延片表面沉積1.2～1.5μm的SiO₂作為激光劃片保護層；

3)運用激光劃片機對晶圓表面進行劃片，劃片后的圖形尺寸與所加工芯片尺寸相同，劃片深度為15～25μm，然后采用酸洗液去除劃片道內的殘留顆粒，用BOE去除SiO₂激光劃片保護層；

4)按照所需芯片尺寸大小對外延片表面蒸發反射鏡及鍵合層，反射鏡及鍵合層的覆蓋均小于劃片后的芯片尺寸，反射鏡與鍵合層覆蓋區域邊緣距離劃片道5～10μm；

5)使用拋光機對晶圓片背面進行拋光，拋光后晶圓片的厚度為390～410μm；

6)利用高溫金屬鍵合工藝,在N₂環境下加壓將沉積鍵合層的外延片與硅或銅或鎢銅合金基板進行鍵合；

7)利用常溫超聲技術對鍵合后的外延片進行超聲震動，減少外延片襯底與U-GaN之間的內應力，使得外延片襯底與U-GaN之間的接觸產生松動；

8)接著用激光剝離機對外延片進行剝離，調整激光光斑，使得激光光斑大小及激光掃描步進與劃片后的所需芯片尺寸相適配，然后對外延片進行激光掃描，達到襯底與氮化鎵的分離；

9)用ICP對剝離后的u-GaN作表面處理；接著對剝離后的u-GaN面上用負性光刻膠作n電極掩膜，用電子束蒸鍍的方法沉積n型電極金屬；最后用去膠液剝離光刻膠以形成n型金屬電極圖形，垂直結構LED制作完成。

2.根據權利要求1所述的垂直結構LED芯片制備方法，其特征在于：步驟1)中進行LED外延結構的生長過程中，生長高溫U-GaN后先進行濕法腐蝕，然后再進行后續外延層的生長，使得U-GaN與襯底呈點接觸的形式。

3.根據權利要求2所述的垂直結構LED芯片制備方法，其特征在于：所述濕法腐蝕采用堿性溶液或酸性溶液或二者結合使用，所述堿性溶液為KOH或NaOH，酸性溶液為H₃PO₄或H₂SO₄。

4.根據權利要求1至3任一所述的垂直結構LED芯片制備方法，其特征在于：所述后續外延層包括依次生長的U-GaN、N-GaN、MQW、P-AlGaN以及P-GaN。

5.根據權利要求4所述的垂直結構LED芯片制備方法，其特征在于：步驟4)中的蒸發工藝為：蒸發前首先用負性光刻膠作掩膜，對不需要沉積金屬的部分用負性光刻膠覆蓋，然后用電子束蒸鍍機進行反射鏡及鍵合層的蒸發；之后進行光刻膠剝離、去膠、及快速退火。

6.根據權利要求5所述的垂直結構LED芯片制備方法，其特征在于：所述反射鏡的材質為Ni/Ag，其中Ni為1～5nm，Ag為100～150nm；所述鍵合層的材質為Cr/Au/Sn，其中Cr為25～35nm，Au為1900～2100nm，Sn為1400～1600nm。

7.根據權利要求1所述的垂直結構LED芯片制備方法，其特征在于：步驟6)中的鍵合工藝為200～800℃，鍵合壓力為300～400N，時間為30min～1h。

8.根據權利要求1所述的垂直結構LED芯片制備方法，其特征在于：步驟7)中的超聲波頻率為20～25KHZ,時間為30min～1h。

9.根據權利要求1所述的垂直結構LED芯片制備方法，其特征在于：步驟9)中的N型電極采用Ti/Al/Ti/Au、Cr/Al/Cr/Au、Cr/Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Ni/Au或Cr/Ti/Al/Ni/Au結構中的一種。

10.根據權利要求1所述的垂直結構LED芯片制備方法，其特征在于：所述酸洗液為250℃的H₂SO₄：H₃PO₄＝3：1，浸泡15～35sec，去除劃片道內的殘留顆粒；所述BOE采用HF：NH₄F＝1：6或HF：NH₄F＝1：9。