一种垂直紫外LED芯片的制备方法技术

本发明专利技术一种垂直紫外LED芯片的制备方法，涉及适用于制造至少有一个电位跃变势垒的专门适用于光发射的半导体器件的方法，采用金属电流扩展层Ni/Ag加上DBR代替垂直紫外LED芯片的金属反射层，其中，金属电流扩展层Ni/Ag中Ni的厚度控制在5～10Å，Ag的厚度控制在10～40Å，DBR是用电子束蒸发的方法先蒸镀一层厚度为4200～4400Å 的SiO2，然后将TiO2和SiO2交替蒸发，蒸发4～20周期，每个蒸发周期中TiO2的厚度均为278～348Å ，SiO2的厚度均为477～596Å，克服了现有技术中金属反射层对光线的吸收，提高了垂直紫外LED芯片的发光亮度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的技术方案涉及适用于制造至少有一个电位跃变势垒的专门适用于光发射的半导体器件的方法，具体地说是一种垂直紫外LED芯片的制备方法。
技术介绍
随着LED技术的快速发展，波长范围在350-280nm的紫外LED的应用范围也越来越广。紫外LED相比传统的紫外光源更加节能，寿命更长，并且不含有毒物质。但是和InGaN基的近紫外LED或者蓝光LED相比，紫外LED的量子效率非常的低，另外加上金属反射镜对紫外波段光线的吸收作用直接导致紫外LED的输出功率仅为输入功率的5％-8％。现有的倒装及垂直紫外LED芯片主要是以Ni、Ag、Al为主的金属形成金属反射镜作为LED芯片上的反射层以达到反射效果，并Cr、Pt、Au制备金属电极。但是Ni、Ag、Al、Cr、Pt、Au这些金属对波长在350-280nm的紫外波段有很高的吸收能力，直接影响到紫外LED芯片的发光亮度。现有的DBR技术被运用在正装LED芯片上，通过在正装LED芯片的背面背镀上DBR达到反射光线和提高亮度的目的，不同波段的LED芯片使用的DBR的厚度不同。CN201110212605.3公开了TCO型导电DBR垂直式蓝光LED芯片及其制作方法，其主要技术方案是运用导电DBR作为反射镜和TCO作为电流扩展层，存在TCO对于深紫外光线具有很强的吸收能力，不适合应用于紫外垂直LED芯片，并且TCO和导电性DBR存在价格昂贵，制备工艺不稳定的缺陷。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种垂直紫外LED芯片的制备方法，采用金属电流扩展层Ni/Ag加上DBR代替现有技术中的垂直紫外LED芯片的金属反射层，克服了现有技术中金属反射层对光线的吸收，提高了垂直紫外LED芯片的发光亮度。本专利技术解决该技术问题所采用的技术方案是：一种垂直紫外LED芯片的制备方法，步骤如下：第一步，在蓝宝石衬底片子上用MOCVD依次生长N型外延层、多量子阱层和P型外延层，将生长好的外延片用质量百分比浓度为98％H2SO4与质量百分比浓度为30％H2O2按体积比＝3∶1的混合溶液加热到80℃，浸泡10分钟，然后用去离子水冲洗5分钟，最后用甩干机甩干20分钟；第二步，在经过第一步处理的蓝宝石衬底片子的P型外延层的表面，用电子束蒸发台蒸镀一层超薄的金属Ni/Ag，作为电流扩展层，其中Ni的厚度控制在Ag的厚度控制在要求该金属电流扩展层在下一步的退火后与P型外延层形成欧姆接触；第三步，将第二步得到的Ni/Ag金属电流扩展层用退火炉在N2环境下退火，退火温度为350℃～400℃，N2流速为10L/min，退火时间为5～10分钟；第四步，在第三步退火后的Ni/Ag金属电流扩展层上制备DBR层，使用的材料是SiO2和TiO2蒸发源，用电子束蒸发的方法先蒸镀一层厚度为的SiO2，然后将TiO2和SiO2交替蒸发，蒸发4～20周期，每一个蒸发周期中的TiO2的厚度均为SiO2的厚度均为蒸镀时电子束蒸发台参数压力为0.0213Pa，温度为300℃；第五步，在第四步制得的DBR层上进行涂胶、曝光、显影和坚膜，形成出2～10个P电极塞图形，然后再用HF腐蚀液刻蚀出2～10个P电极孔，所刻蚀P电极孔的深度刚好为DBR层的厚度，然后再去胶清洗甩干，最后再进行涂胶、曝光和显影，再用电子束蒸发台依次蒸镀Cr/Al/Ti/Au作为P电极塞，并且确保所形成的2～10个P电极塞制备在上述Ni/Ag金属电流扩展层上，P电极塞的厚度和DBR层的厚度相同；第六步，在第五步的蒸镀P电极塞完成之后，用蓝膜将无用的金属剥离，剥离之后清洗甩干，然后在上述制备好的DBR层上蒸镀键合金属层，另外在和蓝宝石衬底片子同样大小的硅片或铜片上蒸镀同样厚度的键合金属层，将完成了第一步至第五步工艺并蒸镀键合金属层的蓝宝石衬底片子和蒸镀有同样厚度键合金属层的同样大小的硅片或铜片在Bonding机里键合在一起；第七步，在第六步的Bonding机里键合之后，使用激光剥离技术将蓝宝石衬底片子的衬底从外延层上剥离下来，再进行涂胶、曝光和显影，再用电子束蒸发台蒸镀N电极，最后将无用的金属去除，最终完成垂直紫外LED芯片的制备。上述一种垂直紫外LED芯片的制备方法，所述用电子束蒸发台依次蒸镀Cr/Al/Ti/Au作为P电极塞，所形成Cr厚度为Al厚度为Ti厚度为和Au的厚度随着DBR层厚度的变化而变化。上述一种垂直紫外LED芯片的制备方法，所述键合金属为Cr和Au,Cr的厚度为Au的厚度为1～5μm。上述一种垂直紫外LED芯片的制备方法，所述用电子束蒸发台蒸镀N电极，是用电子束蒸发台依次蒸镀Cr/Al/Ti/Au，形成Cr厚度为Al厚度为Ti厚度为和Au厚度为的N电极。上述一种垂直紫外LED芯片的制备方法，所用的原料和设备均是本
熟知的，由公知途径获得；操作工艺均是本
的技术人员能够掌握的。本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术具有如下突出的实质性特点和显著进步：(1)本专利技术的主要实质性特点在于：DBR层和Ni/Ag金属电流扩展层相结合组成高反射率反射镜，利用DBR层代替了对紫外光具有吸收作用的金属反射层，直接增加了发光效率，克服了现有技术中金属反射层对光线的吸收，提高了垂直紫外LED芯片的发光亮度；并且又将2～10个P电极塞蒸镀在金属电流扩展层上，有助于电流的扩展，进一步增加LED芯片亮度。(2)本专利技术中的P电极塞和N电极都是由Cr/Al/Ti/Au构成,该P电极塞和N电极都具有反射作用。(3)本专利技术的工艺简单，生产成本低。(4)本专利技术还适用于蓝光LED垂直芯片的制备，只需要改变DBR层中SiO2和TiO2的厚度，便可以形成高蓝光反射率的反射镜，基本排除金属反射镜对光线的吸收，从而达到提高LED芯片亮度的效果。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1为本专利技术一种垂直紫外LED芯片的结构示意图。图2～9为本专利技术方法的各个步骤示意图，其中：图2为本专利技术方法中在蓝宝石衬底片子上生长的N型外延层、多量子阱层和P型外延层的示意图；图3为本专利技术方法中在外延层的P型外延层上蒸镀Ni/Ag金属电流扩展层的示意图；图4为本专利技术方法中在Ni/Ag金属电流扩展层上制备DBR层并且刻蚀出P电极孔的示意图；图5为本专利技术方法中在Ni/A金属电流扩展层上蒸镀P电极塞和在DBR层上蒸镀键合金属层Cr/Au的示意图；图6为本专利技术方法中在硅片上蒸镀键合金属Cr/Au的示意图；图7为本专利技术方法中完成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种垂直紫外LED芯片的制备方法，其特征在于步骤如下：第一步，在蓝宝石衬底片子上用MOCVD依次生长N型外延层、多量子阱层和P型外延层，将生长好的外延片用质量百分比浓度为98%H2SO4与质量百分比浓度为30%H2O2按体积比=3∶1的混合溶液加热到80℃，浸泡10分钟，然后用去离子水冲洗5分钟，最后用甩干机甩干20分钟；第二步，在经过第一步处理的蓝宝石衬底片子的P型外延层的表面，用电子束蒸发台蒸镀一层超薄的金属Ni/Ag，作为电流扩展层，其中Ni的厚度控制在5～10Å，Ag的厚度控制在10～40Å，要求该金属电流扩展层在下一步的退火后与P型外延层形成欧姆接触；第三步，将第二步得到的Ni/Ag金属电流扩展层用退火炉在N2环境下退火，退火温度为350℃～400℃，N2流速为10L/min，退火时间为5～10分钟；第四步，在第三步退火后的Ni/Ag金属电流扩展层上制备DBR层，使用的材料是SiO2和TiO2蒸发源，用电子束蒸发的方法先蒸镀一层厚度为4200～4400Å 的SiO2，然后将TiO2和SiO2交替蒸发，蒸发4～20周期，每一个蒸发周期中的TiO2的厚度均为278～348Å ，SiO2的厚度均为477～596Å，蒸镀时电子束蒸发台参数压力为0.0213Pa，温度为300℃；第五步，在第四步制得的DBR层上进行涂胶、曝光、显影和坚膜，形成出2～10个P电极塞图形，然后再用HF腐蚀液刻蚀出2～10个P电极孔，所刻蚀P电极孔的深度刚好为DBR层的厚度，然后再去胶清洗甩干，最后再进行涂胶、曝光和显影，再用电子束蒸发台依次蒸镀Cr/Al/Ti/Au作为P电极塞，并且确保所形成的2～10个P电极塞制备在上述Ni/Ag金属电流扩展层上，P电极塞的厚度和DBR层的厚度相同；第六步，在第五步的蒸镀P电极塞完成之后，用蓝膜将无用的金属剥离，剥离之后清洗甩干，然后在上述制备好的DBR层上蒸镀键合金属层，另外在和蓝宝石衬底片子同样大小的硅片或铜片上蒸镀同样厚度的键合金属层，将完成了第一步至第五步工艺并蒸镀键合金属层的蓝宝石衬底片子和蒸镀有同样厚度键合金属层的同样大小的硅片或铜片在Bonding机里键合在一起；第七步，在第六步的Bonding机里键合之后，使用激光剥离技术将蓝宝石衬底片子的衬底从外延层上剥离下来，再进行涂胶、曝光和显影，再用电子束蒸发台蒸镀N电极，最后将无用的金属去除，最终完成垂直紫外LED芯片的制备。...

【技术特征摘要】
1.一种垂直紫外LED芯片的制备方法，其特征在于步骤如下：
第一步，在蓝宝石衬底片子上用MOCVD依次生长N型外延层、多量子阱层和P型外延层，将生长好的外延片用质量百分比浓度为98%H2SO4与质量百分比浓度为30%H2O2按体积比=3∶1的混合溶液加热到80℃，浸泡10分钟，然后用去离子水冲洗5分钟，最后用甩干机甩干20分钟；
第二步，在经过第一步处理的蓝宝石衬底片子的P型外延层的表面，用电子束蒸发台蒸镀一层超薄的金属Ni/Ag，作为电流扩展层，其中Ni的厚度控制在5～10?，Ag的厚度控制在10～40?，要求该金属电流扩展层在下一步的退火后与P型外延层形成欧姆接触；
第三步，将第二步得到的Ni/Ag金属电流扩展层用退火炉在N2环境下退火，退火温度为350℃～400℃，N2流速为10L/min，退火时间为5～10分钟；
第四步，在第三步退火后的Ni/Ag金属电流扩展层上制备DBR层，使用的材料是SiO2和TiO2蒸发源，用电子束蒸发的方法先蒸镀一层厚度为4200～4400?的SiO2，然后将TiO2和SiO2交替蒸发，蒸发4～20周期，每一个蒸发周期中的TiO2的厚度均为278～348?，SiO2的厚度均为477～596?，蒸镀时电子束蒸发台参数压力为0.0213Pa，温度为300℃；
第五步，在第四步制得的DBR层上进行涂胶、曝光、显影和坚膜，形成出2～10个P电极塞图形，然后再用HF腐蚀液刻蚀出2～10个P电极孔，所刻蚀P电极孔的深度刚好为DBR层的厚度，然后再去胶清洗甩干，最后再进行涂胶、曝光和显影，再用电子束蒸发台依次蒸镀Cr/Al/Ti/Au作为P...

【专利技术属性】
技术研发人员：张保国，周朝旭，甄珍珍，李晓波，
申请(专利权)人：河北工业大学，同辉电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12