[發明專利]一種基于3D打印的AlGaInP反極性發光二極管制備方法在審

申請號：	201710577460.4	申請日：	2017-07-15
公開（公告）號：	CN107394015A	公開（公告）日：	2017-11-24
發明（設計）人：	許并社;賈志剛;馬淑芳;梁建;董海亮	申請（專利權）人：	太原理工大學
主分類號：	H01L33/00	分類號：	H01L33/00;H01L33/10;H01L33/30
代理公司：	太原科衛專利事務所(普通合伙)14100	代理人：	朱源
地址：	030024 ***	國省代碼：	山西;14
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種基于打印 algainp 極性發光二極管制備方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及半導體光電子器件與3D打印領域，具體為一種基于3D打印的AlGaInP反極性發光二極管制備方法。

背景技術

發光二極管(Light Emitting diode, LED)被稱為第四代照明光源，具有體積小、電光轉換效率高、壽命長、節能環保等優點，在通用照明、城市景觀、顯示、醫療器械、通信等各方面均有廣泛的應用，并已逐漸取代傳統光源進入通用照明領域。目前，市場上主流的LED分為AlGaN基紫光LED、InGaN基藍綠光LED以及AlGaInP基紅黃光LED。其中， AlGaInP基紅黃光LED是出現最早、成熟最早的LED產品。經過多年的發展，AlGaInP紅黃光LED早已跨過了中小功率LED的發展階段，轉而發展高亮度、高功率產品。AlGaInP基LED的內量子效率早已接近100%，所以，提高產品功率的主要途徑是提高器件的光提取效率。目前，提高光提取效率最有效的方法為倒裝芯片結構，即反極性LED。

AlGaInP反極性LED的制備主要分為三個階段：外延材料生長、芯片制備、芯片封裝。(1)外延材料生長與芯片制備是決定LED器件性能的關鍵階段。外延材料生長是指利用金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)、分子束外延(MBE)等技術在GaAs襯底上逐層生長如附圖2所示的外延結構（外延結構由下而上包括GaAs襯底、n-GaAs緩沖層、n-AlInP腐蝕停止層、n-GaAs接觸層、n-AlGaInP限制層、AlGaInP量子阱有源區、p-AlGaInP限制層、p-GaP窗口層）。(2)芯片制備則是對外延材料進行清洗、鍍膜、鍵合曝光、刻蝕、減薄、劃片等加工，以形成LED芯片的過程；(3)芯片封裝是指將芯片封裝到專用支架上，形成燈珠的過程。其中，前兩個階段涉及MOCVD、X射線衍射、光致發光、電化學CV、光刻、離子輔助氣相沉積(PECVD)、等離子清洗、干法或濕法刻蝕、金屬鍵合、激光劃片、離子束蒸鍍等十數種先進的材料加工及測試技術，每種技術均需要價格高昂的設備來實現，這些設備結構復雜，維護成本高。制備過程中，需要用到大量易燃易爆或有毒的氣體、各種化學試劑及材料。另外，加工過程包括幾十甚至上百個微加工步驟，任何一步出錯都會導致LED器件制備的失敗。

從以上論述可以看出，AlGaInP反極性LED制備工藝流程復雜，需要消耗大量的人力物力資源，且存在一定安全隱患。所以，簡化其制備過程，不僅可以有效地節省人力及物力資源，消除上述安全隱患，更能夠提高AlGaInP反極性LED的生產效率及良品率，對于LED產業的發展具有重大的科學意義及商業價值，新興的3D打印技術為這個技術難題的解決提供了良好的契機。

發明內容

本發明針對AlGaInP反極性LED制備流程復雜、設備維護成本高的缺點，提出了一種基于3D打印的AlGaInP反極性發光二極管制備方法，以簡化制備的流程。

本發明是采用如下的技術方案實現的：一種基于3D打印的AlGaInP反極性發光二極管制備方法，包括以下步驟：

S1：在GaAs襯底上生長反極性LED外延片結構；

S2：利用3D打印技術在p-GaP窗口層表面制備介質膜層，并留出導電孔；

S3：利用3D打印技術在介質膜層上制備金屬反射鏡，介質膜層與金屬反射鏡構成ODR反射鏡；

S4：利用3D打印技術分別在ODR反射鏡表面及Si基底上制備金屬鍵合層；

S5：將上述金屬鍵合層相對并進行金屬鍵合，使外延片與Si基底鍵合在一起；

S6：利用機械研磨及選擇性濕法刻蝕去除GaAs襯底及n-GaAs緩沖層，露出n-AlInP腐蝕停止層；

S7：利用選擇性濕法刻蝕去除n-AlInP腐蝕停止層，露出n-GaAs接觸層；

S8：利用3D打印技術在n-GaAs接觸層表面制備n面接觸電極；

S9：選擇性刻蝕n-GaAs接觸層，留下n面接觸電極，n面接觸電極之外的區域刻蝕到n-AlGaInP限制層；