[發(fā)明專利]一種化學(xué)腐蝕剝離襯底的微尺寸諧振腔LED芯片及其制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710764421.5 | 申請日： | 2017-08-30 |
| 公開（公告）號： | CN107369746B | 公開（公告）日： | 2023-05-23 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 黃華茂;楊倬波;王洪;胡曉龍 | 申請（專利權(quán)）人： | 華南理工大學(xué) |
| 主分類號： | H01L33/00 | 分類號： | H01L33/00;H01L33/20;H01L33/48;H01L33/60;H01L33/62 |
| 代理公司： | 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102 | 代理人： | 何淑珍 |
| 地址： | 510640 廣*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 化學(xué) 腐蝕 剝離 襯底 尺寸 諧振腔 led 芯片 及其 制備 方法 | ||
1.一種化學(xué)腐蝕剝離襯底的微尺寸諧振腔LED芯片的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
（1）使用金屬氧化物氣相沉淀法制備GaN基LED外延片，GaN基LED外延片的結(jié)構(gòu)由上至下依次包括藍寶石襯底、第一層非故意摻雜GaN層、高摻雜n-GaN層、第二層非故意摻雜GaN層、n-GaN層、量子阱層和p-GaN層；
（2）使用電子束蒸發(fā)在GaN基LED外延片上沉積金屬反射電極層，經(jīng)快速退火形成歐姆接觸，再使用普通紫外光刻和普通濕法腐蝕，形成反射電極；使用磁控濺射在GaN基LED外延片上沉積金屬保護層，再使用普通紫外光刻和普通濕法腐蝕，形成反射電極的金屬保護層，且反射電極的金屬保護層將反射電極包覆在內(nèi)部；
（3）使用普通紫外光刻和感應(yīng)耦合等離子體刻蝕隔離溝槽形成微尺寸發(fā)光單元陣列，隔離溝槽從p-GaN層延伸至高摻雜n-GaN層的中部；使用等離子體增強化學(xué)氣相沉積制備介質(zhì)保護層，再使用普通紫外光刻和普通濕法腐蝕，將反射電極的金屬保護層上面和高摻雜n-GaN層側(cè)面的介質(zhì)保護層去除；
（4）使用負膠剝離和電子束蒸發(fā)，在GaN基LED外延片的反射電極的金屬保護層上制備第一鍵合金屬層；使用電子束蒸發(fā)在導(dǎo)熱基板上制備第二鍵合金屬層；
（5）使用晶片鍵合機在惰性氣氛下加熱加壓，使得GaN基LED外延片和導(dǎo)熱基板以第一鍵合金屬層與第二鍵合金屬層為接觸層鍵合在一起；
（6）在導(dǎo)熱基板上壓焊金屬球，將GaN基LED外延片水平放入光電輔助化學(xué)腐蝕裝置中進行第一次濕法腐蝕，腐蝕溶液通過發(fā)光單元陣列之間的隔離溝槽滲透到高摻雜n-GaN層側(cè)壁，使得高摻雜n-GaN層被腐蝕出大量孔隙形成富含孔隙的高摻雜n-GaN層；
（7）將GaN基LED外延片放入普通濕法腐蝕裝置中進行第二次濕法腐蝕，腐蝕溶液通過發(fā)光單元陣列之間的隔離溝槽滲透到高摻雜n-GaN層側(cè)壁，并滲透到富含孔隙的高摻雜n-GaN層中，通過腐蝕高摻雜n-GaN層，將藍寶石襯底和第一層非故意摻雜GaN層去除，并在第二層非故意摻雜GaN層的下表面形成光滑表面；
（8）通過刻蝕將第二層非故意摻雜GaN層去除，并減薄n-GaN層；
（9）采用濕法腐蝕去除介質(zhì)保護層，然后使用光學(xué)鍍膜設(shè)備在n-GaN層上制備介質(zhì)DBR；
（10）使用等離子體增強化學(xué)氣相沉積制備介質(zhì)鈍化層，再采用普通紫外光刻和蝕刻，在介質(zhì)DBR中心位置暴露n-電極區(qū)域，以及在第二鍵合金屬層的上部環(huán)繞GaN基LED外延片暴露p-電極區(qū)域；
（11）采用負膠剝離和電子束蒸發(fā)，分別在n-電極區(qū)域和p-電極區(qū)域制備n-電極和p-電極；
（12）使用激光切割在隔離溝槽區(qū)域?qū)?dǎo)熱基板劃片，將單顆微尺寸諧振腔LED芯片分離，得到所述化學(xué)腐蝕剝離襯底的微尺寸諧振腔LED芯片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（3）中，所述微尺寸發(fā)光單元為圓盤狀或長方體狀，且圓盤的直徑或長方體的底面邊長均小于100μm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（6）中，所述光電輔助化學(xué)腐蝕裝置包括電壓源、透明容器、金屬Pt電極、短波長光源和透鏡組；所述第一次濕法腐蝕是采用光電輔助化學(xué)腐蝕裝置，將GaN基LED外延片水平放入盛有0.1?Mol/L?~?0.5?Mol/L的草酸溶液的透明容器中，采用短波長的光垂直照射GaN基LED外延片，并以GaN基LED外延片為正極、以金屬Pt電極為負極施加電壓，進行光電輔助化學(xué)濕法腐蝕。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟（6）中，所述短波長光源出射的光經(jīng)由透鏡組擴散和準(zhǔn)直，從裝置底部照射GaN基LED外延片；所述短波長光源的光子能量大于GaN帶隙而小于藍寶石帶隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（7）中，所述第二次濕法腐蝕是將GaN基LED外延片水平放入35℃~90℃的1?MOL/L?~?4?Mol/L的KOH溶液中進行濕法腐蝕。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（10）中，所述蝕刻包括ICP刻蝕和濕法腐蝕，所述濕法腐蝕是使用加熱的磷酸或加熱的磷酸/硫酸混合溶液進行化學(xué)腐蝕。
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