[發(fā)明專利]一種反極性AlGaInP四元LED芯片的粗化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711081003.2
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN109755367B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李曉明;閆寶華;劉琦;湯福國;陳康;鄭兆河;肖成峰
• 申請（專利權(quán)）人: 山東浪潮華光光電子股份有限公司
• 主分類號: H01L33/22
• 分類號: H01L33/22;H01L33/26;H01L33/00
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• 代理人: 暫無信息

一種反極性AlGaInP四元LED芯片的粗化方法，包括如下步驟：a)腐蝕掉GaAs襯底，并腐蝕掉外延生長的阻擋層GaInP；b)蒸鍍一層GeAu膜，光刻制得歐姆接觸電極圖形；c)去除正性光刻膠，制得N面歐姆接觸圖形；d)通過光刻制得粗化保護圖形；e)形成N型粗化層；f)對N型AlGaInP層進行濕法粗化，去除正性光刻膠，制得N型AlGaInP粗化表面。通過先將鍵合完成的AlGaInP四元LED芯片的襯底、阻擋層全部腐蝕去除，再在表面蒸鍍上一層GeAu膜作為N型歐姆接觸電極，再在表面制備粗化保護圖形，通過粗化保護圖形的作用將無粗化保護的N型AlGaInP層通過ICP刻蝕、濕法粗化的方式進行表面粗化處理，避免了反極性AlGaInP四元LED芯片粗化效果不穩(wěn)定的問題，增加了出光效率，提升了芯片的品質(zhì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種反極性AlGaInP四元LED芯片的粗化方法。

背景技術(shù)

LED作為21世紀的照明新光源，同樣亮度下，半導(dǎo)體燈耗電僅為普通白熾燈的l/10，而壽命卻可以延長100倍。LED器件是冷光源，光效高，工作電壓低，耗電量小，體積小，可平面封裝，易于開發(fā)輕薄型產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)堅固且壽命很長，光源本身不含汞、鉛等有害物質(zhì)，無紅外和紫外污染，不會在生產(chǎn)和使用中產(chǎn)生對外界的污染。因此，半導(dǎo)體燈具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長等特點，如同晶體管替代電子管一樣，半導(dǎo)體燈替代傳統(tǒng)的白熾燈和熒光燈，也將是大勢所趨。無論從節(jié)約電能、降低溫室氣體排放的角度，還是從減少環(huán)境污染的角度，LED作為新型照明光源都具有替代傳統(tǒng)照明光源的極大潛力。

AlGaInP材料體系最初是被用來制造可見光的激光二極管，首先由日本研究人員在二十世紀八十年代中期提出。那個時期的LED及LD器件，通常使用與GaAs襯底匹配的Ga0.5In0.5P作為有源發(fā)光區(qū)，發(fā)光波長為650 nm，在四元激光筆與DVD、播放機中得到廣泛應(yīng)用。后來，研究人員發(fā)現(xiàn)在GaInP中引入Al組分可以進一步縮短發(fā)光波長，但是如果Al含量過高將會導(dǎo)致器件的發(fā)光效率急劇下降，因為當GaInP中的Al含量超過0.53時，AlGaInP將變?yōu)殚g接帶隙半導(dǎo)體，所以AlGaInP材料一般只用來制備發(fā)光波長570 nm以上的LED器件。1997年，世界上第一支多量子阱(MQW)復(fù)合布拉格反射鏡(DBR) 結(jié)構(gòu)的AlGaInP基LED誕生，基于此種結(jié)構(gòu)設(shè)計的LED器件至今仍占據(jù)了LED低端市場的很大份額。

現(xiàn)階段反極性AlGaInP四元LED芯片廣泛應(yīng)用于大功率紅光LED顯示屏領(lǐng)域，反極性即進行襯底置換，將吸光較大的GaAs襯底置換為單晶導(dǎo)電Si襯底或藍寶石襯底等，置換完畢后將GaAs襯底腐蝕去除、再腐蝕掉腐蝕阻擋層露出重摻層，后續(xù)需在重摻層上蒸鍍Au膜形成歐姆接觸，后續(xù)光刻再制備歐姆接觸層圖形，現(xiàn)階段制備歐姆接觸圖形均采用化學腐蝕法制備而Au膜腐蝕液能對重摻層起到腐蝕作用導(dǎo)致n型層部分會暴露在空氣造成氧化，最終導(dǎo)致n型層粗化出現(xiàn)波動，如何減少這部分的影響使反極性四元LED芯片的n型粗化效果更穩(wěn)定成為了現(xiàn)階段主要的問題。

中國專利文件CN101494272 提供一種能使LED 的P-GaN 層表面粗化的制作方法，首先在半導(dǎo)體襯底上依次生長出n-GaN 層、量子阱層、p-GaN 層及非摻雜的粗化GaN 層，然后采用ICP 或離子干法刻蝕所述非摻雜的粗化GaN 層以使所述非摻雜的粗化GaN 層的粗化表面形狀轉(zhuǎn)移至所述p-GaN 層，從而使所述p-GaN 層表面粗化。但該發(fā)明適用于P-GaN表面粗化，且完全依靠ICP 刻蝕粗化有可能導(dǎo)致芯片漏電，成品率下降。

中國專利文件CN104078535提供一種反極性AlGaInP 基LED 側(cè)壁粗化方法，其首先利用現(xiàn)有的光刻工藝對反極性AlGaInP 基LED 的mesa 圖形外延片進行曝光與顯影，在所述mesa 圖形外延片四周形成定周期性邊緣圖形；再使用含飽和Br₂的去離子水顯影完成的外延片進行腐蝕，腐蝕完成后按照常規(guī)工藝進行清洗、去膠處理，從而實現(xiàn)LED側(cè)壁粗化，此方法雖不使用ICP刻蝕設(shè)備，僅使用常規(guī)光刻方式實現(xiàn)，但化學腐蝕外延層存在外延晶向、腐蝕速率等居多不可控因素，再實際生產(chǎn)中不易實現(xiàn)，無法進行規(guī)模化生產(chǎn)。