[發明專利]一種小體積高亮度氮化鎵發光二極管芯片的制造方法

在審

• 申請號: 201710904327.5
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107507893A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 朱金平
• 申請（專利權）人: 江蘇微全芯生物科技有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種發光二極管芯片的制造方法，特別涉及一種小體積高亮度氮化鎵發光二極管芯片的制造方法。

背景技術

發光二極管(LED)是一種將電能轉化為光能的發光器件，目前，紅、橙黃、黃、普綠等發光二極管的制造技術已經成熟，以氮化鎵為代表的第三代半導體材料，具有高發光效率、高熱導率、耐高溫、抗輻射、耐酸堿、高強度和高硬度等特性，是目前最先進的半導體材料。

目前在各種期刊、專利文獻中對此方面的技術均有相關報道，例如：中國發明專利公開號為CN1466227A的《一種制作氮化鎵發光二極管芯片N電極的方法》；公開號CN1351383A的《氮化鎵基藍光發光二極管芯片的制造方法》；公開號為CN1379489A的《高亮度氮化鎵基發光二極管外延片的襯底處理方法》等；均公開了相應的氮化鎵基發光二極管芯片的制備相關技術，但上述各文獻公開的技術中均未涉及到小體積高亮度芯片即小芯片的制造技術，現有技術制備的芯片體積較大、厚度過大，沒有實質性的創新，無法實現小體積芯片，使芯片的應用領域較局限。

發明內容

針對上述不足，本發明提供一種結構獨特、體積較小、擁有特殊幾何圖形N 電極的小體積高亮度芯片的制備技術，以提高芯片地生產效率，降低成本并實現高效率發光的目的。

本發明涉及氮化鎵基發光二極管芯片的制備技術，是通過一系列的工藝過程，制造出小體積高亮度氮化鎵發光二極管芯片，其芯片面積范圍0.15×0.15～0.3 ×0.3mm2；芯片的面積范圍也可以選擇0.25×0.25～0.3×0.3mm2；厚度為(50～80) ±10μm；P電極(1)為圓形，φ＝60～110mm；N電極(2)為水滴狀幾何圖形，φ＝60～110mm。采取如下步驟來實現：

(1)由藍寶石做襯底，經MOCVD方法生長N型AlGaN緩沖層，N型GaN層， P型GaN外延層，在P型外延層上生長摻雜錳(Mg)的P+層；

(2)將透明電極材料蒸鍍在外延層上，形成透明電極層(3)，再刻蝕P、N電極平臺階，生長鈍化層；

(3)依次進行光刻、蒸鍍、剝離，制作P電極(1)和N電極(2)；

(4)進行退火處理，形成歐姆接觸后，做光電參數中間測試；

(5)通過研磨控制芯片厚度，再進行切割分開后，測試分類；

上述步驟中，N型外延層厚為1～3um，P型外延層厚0.5～2um；Mg+層的厚度為400～600nm，摻雜Mg+用H2作為攜帶氣體，NH3作為生長V型材料，Mg為摻雜源，摻雜溫度900℃，時間2分鐘。

蒸鍍條件為使用電子束蒸發臺，在高真空10-5～10-8，蒸發速率15/秒；形成薄的Ni/Au層，可使電流擴展均勻，提供優質的歐姆接觸；

刻蝕方法為采用反應離子刻蝕法，以氯氣和三氯化硼為主，加氮氣組成的混合氣體，溫度為24℃，氣體流量為5～20sccm，功率為75瓦，時間為20～30分鐘。在刻蝕的過程中，氣體的壓力、流量、溫度、功率等都是影響刻蝕速度的重要因素。

表面鈍化層對于LED的可靠性非常重要，在發光層上生長較薄的一層氧化物，使得發光二極管的壽命可達10萬小時以上。鈍化層采用硅烷、一氧化氮和氮氣制備，氣體流量為10～200sccm，溫度為200℃，氣壓為600mTorr。

制作P、N電極采用高真空電子束蒸發臺，在P型氮化鎵化合物半導體上形成P電極(1)，在N型氮化鎵化合物半導體層上形成N電極(2)，依次進行光刻、蒸鍍、剝離。即先在晶片上用光學方法刻出窗口圖形，然后再在高真空10-5～10-8，蒸鍍鈦、鎳、鋁、金，分別形成P電極、N電極，厚度在5000～10000，再做金屬剝離，形成P、N一對電極。這樣即使得接觸電阻小，又能承受足夠大的電流，保證了可靠性。

進行退火處理是在450～600℃的溫度條件下進行，使形成良好的歐姆接觸。

在未分割成小芯片之前，選對其大園片進行光電參數中間測試，測試條件為：電流為20mA；正向電壓：3.1～4V；發光強度≥2.0mW；反向電壓：-5～-15V。

經過中間測試后，通過研磨的方法將其背面減薄，其厚度控制在80±10μ m；再采用金剛刀將芯片按設計圖形切割分開，保證光滑的斷面，從而進一步提高發光發射效率。再對小芯片進行最后的測試分類。