一种高亮度发光二极管的芯片及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种高亮度发光二极管的芯片及其制造方法，属于半导体技术领域。所述制造方法包括：在GaAs衬底的第一表面上依次外延生长N型限制层、有源层、P型限制层、GaP窗口层；在GaP窗口层上设置至少两个P型电极；在GaAs衬底的第二表面上的所有区域设置N型电极，得到芯片半成品；在GaP窗口层上沿芯片半成品外延生长的方向切割芯片半成品，形成从GaP窗口层延伸至GaAs衬底的切割道，切割道将芯片半成品分成至少两个芯片，每个芯片包括一个P型电极；通过切割道湿法腐蚀GaAs衬底，第一表面与第一表面的相邻表面的夹角从直角变成钝角；沿切割道的延伸方向劈裂芯片半成品，得到芯片。本发明专利技术提高了外量子效率。

High brightness LED chip and manufacturing method thereof

The invention discloses a chip of a high brightness light-emitting diode and a manufacturing method thereof, belonging to the field of semiconductor technology. The manufacturing method includes: on the first surface of the GaAs substrate by epitaxial growth of N type limiting layer, an active layer, P layer, GaP layer window limit; set at least two of the type P electrode in GaP window layer; setting the N type electrode in GaAs substrate second on the surface of all regions, get half chip semi finished products; epitaxial growth of GaP chip in the window layer along the direction of cutting chip semi-finished products, formed from the cutting GaP window layer extends to the GaAs substrate, cutting chip semi-finished products will be divided into at least two chips, each chip comprises a P type electrode; through cutting road wet etching of GaAs substrate, the first the surface of the first surface and the adjacent surface of the angle from the right angle to obtuse; extended along the direction of the cutting path splitting chip semi-finished chips. The invention improves the external quantum efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种高亮度发光二极管的芯片及其制造方法
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种高亮度发光二极管的芯片及其制造方法。
技术介绍
半导体发光二极管(英文：LightEmittingDiode，简称：LED)具有体积小、耗电量低、使用寿命长、安全可靠性高、卫生环保等优点，广泛应用于指示灯、显示屏、照明等领域。目前AlGaInP基LED芯片包括GaAs衬底、以及依次层叠在GaAs衬底上的N型限制层、有源层、P型限制层、GaP窗口层，P型电极设置在GaP窗口层上，N型电极设置在GaAs衬底上。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题：虽然AlGaInP基LED芯片具有极高的内量子效率，但是AlGaInP的折射率(约为2.9)与空气的折射率相差很大，AlGaInP基LED和空气的交界面的全反射临界角约为20°，有源层产生的光仅有很小一部分(约3％)可以射出到空气中，加上GaAs衬底会吸收有源层发出的光，造成AlGaInP基LED芯片的外量子效率不佳。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本专利技术实施例提供了一种高亮度发光二极管的芯片及其制造方法。所述技术方案如下：一方面，本专利技术实施例提供了一种高亮度发光二极管的芯片的制造方法，所述制造方法包括：在GaAs衬底的第一表面上依次外延生长N型限制层、有源层、P型限制层、GaP窗口层；在所述GaP窗口层上设置至少两个P型电极；在所述GaAs衬底的第二表面上的所有区域设置N型电极，得到芯片半成品，所述第二表面为与所述第一表面相反的表面；在所述GaP窗口层上沿所述芯片半成品外延生长的方向切割所述芯片半成品，形成从所述GaP窗口层延伸至所述GaAs衬底的切割道，所述切割道将所述芯片半成品分成至少两个芯片，每个芯片包括一个所述P型电极；通过所述切割道湿法腐蚀所述GaAs衬底，所述第一表面与所述第一表面的相邻表面的夹角从直角变成钝角；沿所述切割道的延伸方向劈裂所述芯片半成品，得到至少两个相互独立的芯片。在本专利技术一种可能的实现方式中，所述在所述GaP窗口层上设置至少两个P型电极，包括：采用电子束蒸发技术在所述GaP窗口层上形成欧姆接触层；采用化学气相沉积技术在所述欧姆接触层上形成临时保护层；利用合金炉管对所述欧姆接触层进行高温处理，所述欧姆接触层在所述临时保护层的限制下渗入所述GaP窗口层形成欧姆接触；去除所述临时保护层，并采用电子束蒸发技术在所述欧姆接触层上形成打线粘结层；利用光刻技术和刻蚀技术去除部分的所述打线粘结层和所述欧姆接触层，所述GaP窗口层在欧姆接触的作用下变成粗化表面，留下的所述打线粘结层和所述欧姆接触层形成所述P型电极。在本专利技术另一种可能的实现方式中，所述在所述GaP窗口层上设置至少两个P型电极，包括：采用电子束蒸发技术在所述GaP窗口层上形成欧姆接触层和打线粘结层；利用光刻技术和刻蚀技术去除部分的所述打线粘结层和所述欧姆接触层，形成所述P型电极；采用化学气相沉积技术在所述打线粘结层和所述GaP窗口层上形成临时保护层；利用合金炉管对所述欧姆接触层进行高温处理，所述欧姆接触层在所述临时保护层的限制下渗入所述GaP窗口层形成欧姆接触；去除所述临时保护层。可选地，所述欧姆接触层的材料采用Au、Cr、Pt、AuBe、AuZn、Ti、Ni中的一种或多种，所述临时保护层的材料采用SiO2、SiN中的一种或两种，所述打线粘结层的材料采用Au、Al、Cr、Pt、AuBe、AuZn、Ti、Ni中的一种或多种。可选地，所述高温处理的温度为480℃，所述高温处理的时间为10min以上。在本专利技术又一种可能的实现方式中，所述通过所述切割道湿法腐蚀所述GaAs衬底，所述第一表面与所述第一表面的相邻表面的夹角从直角变成钝角，包括：在所述N型电极上涂覆一层光刻胶；将氨水、双氧水、水混合在一起，得到弱碱性溶液；将所述芯片半成品放入所述弱碱性溶液中，所述弱碱性溶液通过所述切割道进入所述芯片半成品内腐蚀所述GaAs衬底，将所述第一表面与所述第一表面的相邻表面的夹角腐蚀成钝角；从所述弱碱性溶液中取出所述芯片半成品，并去除所述光刻胶。可选地，所述弱碱性溶液中氨水、双氧水、水的体积比为2：1：18或者2：1：5，所述弱碱性溶液腐蚀的温度为18～22℃，所述弱碱性溶液腐蚀的时间为7～15min。另一方面，本专利技术实施例提供了一种高亮度发光二极管的芯片，所述芯片包括GaAs衬底、以及依次层叠在所述GaAs衬底的第一表面上的N型限制层、有源层、P型限制层、GaP窗口层、P型电极，N型电极设置在所述GaAs衬底的第二表面上，所述第二表面为与所述第一表面相反的表面，所述第一表面与所述第一表面的相邻表面的夹角为钝角。可选地，所述GaP窗口层设置所述P型电极的表面为粗化表面。可选地，所述第二表面与所述第一表面的边长差为15～30μm。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过将GaAs衬底进行外延生长的表面与其相邻表面的夹角从直角腐蚀成钝角，GaAs衬底呈梯形结构，一方面改变光线的出光角度，有源层产生的光的入射角度容易满足临界角要求而射出，有效减少了出光界面的全反射，避免光线限制在LED芯片内被损耗，提高LED芯片的出光效率，另一方面减少了LED芯片内吸收光的GaAs衬底，进一步提高LED芯片的出光效率，最终提高AlGaInP基LED芯片的外量子效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例一提供的一种高亮度发光二极管的芯片的制造方法的流程示意图；图2a-图2d是本专利技术实施例一提供的芯片半成品制造过程中的结构示意程图；图3是本专利技术实施例五提供的一种高亮度发光二极管的芯片的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。实施例一本专利技术实施例提供了一种高亮度发光二极管的芯片的制造方法，参见图1，该制造方法包括：步骤101：在GaAs衬底的第一表面上依次外延生长N型限制层、有源层、P型限制层、GaP窗口层。在本实施例中，N型限制层为N型AlInP层，有源层包括交替层叠的两种Al组分含量不同的AlGaInP层，P型限制层为P型AlInP层。步骤102：在GaP窗口层上设置至少两个P型电极。在本实施例的一种实现方式中，该步骤102可以包括：采用电子束蒸发技术在GaP窗口层上形成欧姆接触层；采用化学气相沉积技术在欧姆接触层上形成临时保护层；利用合金炉管对欧姆接触层进行高温处理，欧姆接触层在临时保护层的限制下渗入GaP窗口层形成欧姆接触；去除临时保护层，并采用电子束蒸发技术在欧姆接触层上形成打线粘结层；利用光刻技术和刻蚀技术去除部分的打线粘结层和欧姆接触层，GaP窗口层在欧姆接触的作用下变成粗化表面，留下的打线粘结层和欧姆接触层形成P型电极。在本实施例的另一种实现方式中，该步骤102可以包括：采用电子束蒸发技术在GaP窗口层上形成欧姆接触层和打线粘结层；利用光刻技术和刻蚀技术去除部分的打线粘结层和欧姆接触层，形成P型电极；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高亮度发光二极管的芯片的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：在GaAs衬底的第一表面上依次外延生长N型限制层、有源层、P型限制层、GaP窗口层；在所述GaP窗口层上设置至少两个P型电极；在所述GaAs衬底的第二表面上的所有区域设置N型电极，得到芯片半成品，所述第二表面为与所述第一表面相反的表面；在所述GaP窗口层上沿所述芯片半成品外延生长的方向切割所述芯片半成品，形成从所述GaP窗口层延伸至所述GaAs衬底的切割道，所述切割道将所述芯片半成品分成至少两个芯片，每个芯片包括一个所述P型电极；通过所述切割道湿法腐蚀所述GaAs衬底，所述第一表面与所述第一表面的相邻表面的夹角从直角变成钝角；沿所述切割道的延伸方向劈裂所述芯片半成品，得到至少两个相互独立的芯片。

【技术特征摘要】
1.一种高亮度发光二极管的芯片的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：在GaAs衬底的第一表面上依次外延生长N型限制层、有源层、P型限制层、GaP窗口层；在所述GaP窗口层上设置至少两个P型电极；在所述GaAs衬底的第二表面上的所有区域设置N型电极，得到芯片半成品，所述第二表面为与所述第一表面相反的表面；在所述GaP窗口层上沿所述芯片半成品外延生长的方向切割所述芯片半成品，形成从所述GaP窗口层延伸至所述GaAs衬底的切割道，所述切割道将所述芯片半成品分成至少两个芯片，每个芯片包括一个所述P型电极；通过所述切割道湿法腐蚀所述GaAs衬底，所述第一表面与所述第一表面的相邻表面的夹角从直角变成钝角；沿所述切割道的延伸方向劈裂所述芯片半成品，得到至少两个相互独立的芯片。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述在所述GaP窗口层上设置至少两个P型电极，包括：采用电子束蒸发技术在所述GaP窗口层上形成欧姆接触层；采用化学气相沉积技术在所述欧姆接触层上形成临时保护层；利用合金炉管对所述欧姆接触层进行高温处理，所述欧姆接触层在所述临时保护层的限制下渗入所述GaP窗口层形成欧姆接触；去除所述临时保护层，并采用电子束蒸发技术在所述欧姆接触层上形成打线粘结层；利用光刻技术和刻蚀技术去除部分的所述打线粘结层和所述欧姆接触层，所述GaP窗口层在欧姆接触的作用下变成粗化表面，留下的所述打线粘结层和所述欧姆接触层形成所述P型电极。3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述在所述GaP窗口层上设置至少两个P型电极，包括：采用电子束蒸发技术在所述GaP窗口层上形成欧姆接触层和打线粘结层；利用光刻技术和刻蚀技术去除部分的所述打线粘结层和所述欧姆接触层，形成所述P型电极；采用化学气相沉积技术在所述打线粘结层和所述GaP窗口层上形成临时保护层；利用合金炉管对所述欧姆接触层进行高温处理，所述欧姆接触层在所述临时保护...

【专利技术属性】
技术研发人员：张美玲，王洪占，
申请(专利权)人：华灿光电浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33