一种LED芯片制备方法与流程

本发明涉及一种led芯片制备方法，属于半导体发光二极管芯片制造。

背景技术：

1、传统白炽灯耗能高、寿命短，在全球资源紧缺的今天，已渐渐被各国禁止生产，随之替代产品是电子节能灯。电子节能灯虽然提高了节能效果，但由于使用了诸多污染环境的重金属元素，又有悖于环境保护的大趋势。随着led技术的高速发展led照明逐渐成为新型绿色照明的不二之选。led是一种利用载流子复合发光的半导体器件，led芯片具有耗电低、色度纯、寿命长、体积小、响应时间快、节能环保等诸多优势，广泛应用于照明、显示屏、交通信号灯、汽车灯以及特种照明灯。algainp发光二极管首选的gaas衬底材料，其化学性质稳定，具有与algainp材料晶格匹配性佳、导电性、导热性好、制造的晶体质量高、大批量制造成本低等优势。led芯片一般是通过对led外延片进一步加工制作形成。led外延片一般包括衬底基板和形成于衬底基板上的外延层。在通过led外延片形成led芯片过程中，需要对led外延片上的外延层进行刻蚀以形成led芯片所需要形状、大小的外延层图案。

2、目前的led发光二极管存在外量子效率较低的问题，因此提高led芯片的外量子效率已经成为本领域技术人员亟待解决的问题。传统的垂直结构algainp发光二极管借助厚的p-gap电流扩展层进行横向扩展后将电流注入发光区，但由于p-gap电流扩展能力有限，电极下方附近区域电流密度较高，离电极较远的区域电流密度较低，导致整体的电流注入效率偏低，从而降低了发光二极管的出光效率。algainp发光二极管采用键合工艺可以提高出光效率，但步骤繁琐，工艺复杂，成本过高，成品率过低。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种led芯片制备方法，主要方法为通过电子束蒸发台在电极蒸镀前后蒸镀掩膜，通过掩膜避免激光切割过程中的高温碎屑落入功能区造成漏电，降低激光切割过程中的热影响，同时避免了晶圆在作业过程中来回与蓝/白膜接触造成污染，且通过掩膜在icp刻蚀作用下在外延层表面形成纳米柱增加蒸镀的电极材料与外延层的粘附性，降低掉电极异常的比例。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种led芯片制备方法，包括如下步骤：

4、(1)采用mocvd在临时gaas衬底上依次沉积窗口层(gap)、p型限制层、有源区、n型限制层、粗化层、n型欧姆接触层、腐蚀阻挡层和gaas过渡层，得到外延片；

5、(2)在步骤(1)的窗口层上沉积介质层，在介质层经过光刻、蒸镀、剥离形成p型欧姆接触层后蒸镀反射镜；

6、(3)晶片键合：将步骤(2)得到的晶片作为临时衬底，临时衬底倒置后与永久性硅衬底键合，即反射镜与硅衬底通过键合金属高温键合在一起；进行衬底置换，硅片作为永久衬底；

7、(4)临时衬底由下自上依次包括gaas过渡层、腐蚀阻挡层、n型欧姆接触层、粗化层、n型限制层、有源区、p型限制层、窗口层和p型欧姆接触层和反射镜；

8、(5)腐蚀键合后晶圆的gaas过渡层和腐蚀阻挡层；

9、(6)在步骤(5)的n型欧姆接触层表面蒸镀一层氯化铯薄膜；

10、(7)将步骤(6)具有氯化铯薄膜的晶片放入湿度为40％-70％的通气腔体内，利用氯化铯易潮解的特性，氯化铯薄膜未完全潮解，剩余的氯化铯薄膜形成阵列掩膜；

11、(8)将步骤(7)的晶片在带有阵列掩膜的n型欧姆接触层上采用icp刻蚀，改变表面粗糙度；

12、(9)将步骤(8)的晶片放纯水中，去除阵列掩膜，烘干；

13、(10)去除n面电极图形以外的n型欧姆接触层；

14、(11)在保留的n型欧姆接触层上蒸镀n面电极，并通过合金工艺形成欧姆接触；

15、(12)在步骤(11)所得晶圆的n面电极表面蒸镀二氧化硅掩膜，光刻切割道图形，然后使用icp刻蚀形成切割道，再去除掉二氧化硅掩膜；

16、(13)在步骤(12)的n面电极表面蒸镀氯化铯薄膜；

17、(14)将永久性硅衬底减薄，然后蒸镀欧姆接触金属并合金，形成永久衬底欧姆接触电极；

18、(15)将晶圆贴在蓝膜上，采用激光划片切割的方式，在切割道形成切割槽；蓝膜为spv-224；

19、(16)揭膜后再次贴膜通过裂片机形成单个发光二极管；

20、(17)采用二流体清洗，清洗表面的切割残渣及氯化铯掩膜。

21、优选的，所述反射镜为金镜、银镜或铝镜。

22、优选的，步骤(3)的键合温度为250℃～300℃，压力为9500kg～15000kg；永久衬底选择si衬底，键合结构选择au-au键合体系。

23、优选的，步骤(5)中，采用氨水：过氧化氢：水的体积比2:5:10配置临时衬底腐蚀液，对临时衬底进行腐蚀，腐蚀时间为40～50min，控制腐蚀温度不超过85℃；再用盐酸与磷酸的混合液对腐蚀阻挡层进行腐蚀，露出光窗口层。

24、优选的，盐酸和磷酸体积比为2:1腐蚀时间为1-2分钟。

25、优选的，步骤(6)中氯化铯薄膜的厚度为2000-3000埃。

26、优选的，步骤(8)中icp刻蚀参数为rf功率400～500w、icp功率600～750w、压力5.5～6.5mt、温度20～24℃、氯气55～65sccm、三氯化硼18～22sccm。

27、优选的，步骤(8)中刻蚀3～5min，在晶圆表面有一层厚度很薄的阵列掩膜，由于掩膜刻蚀速率相比会很低。晶圆表面会形成凹凸的阵列，刻蚀深度0.1-0.5nm。

28、优选的，步骤(12)中二氧化硅掩膜的厚度为3000-5000埃。

29、优选的，步骤(15)中激光切割功率为3-7w，速度为100-400mm/s，切割槽深度15-45um；

30、步骤(17)中二流体的压力0.2-1mpa。

31、本发明的有益效果为：

32、本发明通过电子束蒸发台在电极蒸镀前后蒸镀掩膜，通过掩膜避免激光切割过程中的高温碎屑落入功能区造成漏电，降低激光切割过程中的热影响，同时避免了晶圆在作业过程中来回与蓝/白膜接触造成污染。

33、本发明通过掩膜在icp刻蚀作用下在外延层表面形成纳米柱增加蒸镀的电极材料与外延层的粘附性，降低掉电极异常的比例。

技术特征：

1.一种led芯片制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的led芯片制备方法，其特征在于，所述反射镜为金镜、银镜或铝镜。

3.根据权利要求2所述的led芯片制备方法，其特征在于，步骤(3)的键合温度为250℃～300℃，压力为9500kg～15000kg。

4.根据权利要求3所述的led芯片制备方法，其特征在于，步骤(5)中，采用氨水：过氧化氢：水的体积比2:5:10配置临时衬底腐蚀液，对临时衬底进行腐蚀，腐蚀时间为40～50min，控制腐蚀温度不超过85℃；再用盐酸与磷酸的混合液对腐蚀阻挡层进行腐蚀。

5.根据权利要求4所述的led芯片制备方法，其特征在于，盐酸和磷酸体积比为2:1腐蚀时间为1-2分钟。

6.根据权利要求5所述的led芯片制备方法，其特征在于，步骤(6)中氯化铯薄膜的厚度为2000-3000埃。

7.根据权利要求6所述的led芯片制备方法，其特征在于，步骤(8)中icp刻蚀参数为rf功率400～500w、icp功率600～750w、压力5.5～6.5mt、温度20～24℃、氯气55～65sccm、三氯化硼18～22sccm。

8.根据权利要求7所述的led芯片制备方法，其特征在于，步骤(8)中刻蚀3～5min，刻蚀后表面纳米柱直径为0.1-0.5nm。

9.根据权利要求8所述的led芯片制备方法，其特征在于，步骤(12)中二氧化硅掩膜的厚度为3000-5000埃。

10.根据权利要求9所述的led芯片制备方法，其特征在于，步骤(15)中激光切割功率为3-7w，速度为100-400mm/s，切割槽深度15-45um；

技术总结本发明涉及一种LED芯片制备方法，属于半导体发光二极管芯片制造技术领域，利用氯化铯易潮解的特性，形成阵列掩膜；在潮解的氯化铯面进行刻蚀，改变了表面粗糙度。本发明通过电子束蒸发台在电极蒸镀前后蒸镀掩膜，通过掩膜避免激光切割过程中的高温碎屑落入功能区造成漏电，降低激光切割过程中的热影响，同时避免了晶圆在作业过程中来回与蓝/白膜接触造成污染，且通过掩膜在ICP刻蚀作用下在外延层表面形成纳米柱增加蒸镀的电极材料与外延层的粘附性，降低掉电极异常的比例。技术研发人员：李法健,吴金凤,闫宝华,吴向龙受保护的技术使用者：山东浪潮华光光电子股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/9