一种银基键合的反极性GaAs基AlGaInP红光LED芯片的制备方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种银基键合的反极性GaAs基AlGaInP红光LED芯片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：制作临时衬底、制作永久衬底、键合、制作保护层、衬底腐蚀、制作粗话层、制作主电极以及制作管芯。本发明专利技术使用二氧化硅作为保护层，在晶片正反两面生长，实现侧面的完全包裹将Ag金属与溶液接触的部分完全保护起来，使金属Ag没有与溶液接触的机会，从而可以按照目前的常规腐蚀液进行腐蚀，而不会产生腐蚀不均匀的现象，通过本发明专利技术实施例制作出衬底和阻挡层腐蚀彻底的管芯结构，制作的管芯电压良率可达到100％，亮度大幅度提升。

【技术实现步骤摘要】
一种银基键合的反极性GaAs基AlGaInP红光LED芯片的制备方法
本专利技术涉及半导体加工
,具体地说是一种银基键合的反极性GaAs基AlGaInP红光LED芯片的制备方法。
技术介绍
高亮度的大功率的红光LED芯片是广泛发展的一种常见可见光LED,AlGaInP四元红光LED具有电流承受能力强、发光效率高以及耐高温等诸多优点，在照明、显示、指示灯中的应用具有不可替代的地位，并且被广泛的应用于照明的各个领域。AlGaInP四元红光LED传统工艺，外延结构包括临时衬底层、缓冲层、阻挡层、N型砷化镓欧姆接触层、量子阱层、P型AlGaInP限制层、P型GaAs层，通常使用Si片作为置换和永久性衬底使用，P型电极生长在裸露的AlGaInP层上，N型电极生长在减薄后的永久性衬底的背面。为了获得高亮度的管芯，通常使用反射镜来增加亮度和提高光电转换效率，传统工艺中因为金具有稳定性好、较高反射率的特性，通常使用金镜来作为反射镜使用，但是纯金本身材料价格高昂，使反射镜的制作成本较高，且反射率相对于金属银来说，相对低一些。众所周知，金属银是可见光波段反射率最高的金属，但是其物理化学性质非常活泼，银镜用于倒装结构的反射镜制作中效果更为显著，但是在倒装结构的衬底置换时，需要将砷化镓临时衬底使用化学溶液进行腐蚀掉，腐蚀层一般都会有砷化镓衬底和GaInP阻挡层组成，腐蚀衬底需要使用氨水和双氧水的混合溶液，腐蚀过程会放出大量热量，少部分银金属析出，并且溶液中反应会附着在晶片表面，阻挡后续的腐蚀；而阻挡层的腐蚀通常使用酸，如盐酸、磷酸、硫酸等来进行，金属银通常会与酸产生反应，生成絮状物，粘附在晶片表面阻止后续腐蚀的进行，使得整个腐蚀不均匀、不彻底。使用Ag金属制作反射镜如果该问题得不到解决，那么金属银反射镜和化学腐蚀的技术组合很难实现，就会使制作出的管芯因为腐蚀不彻底电压高，管芯得整体亮度受限，光电转换效率较低。中国专利文件CN105047788A(201510438112.X)提出了一种基于银基金属的键合的薄膜结构LED芯片及其制备方法，采用了AgCuAu合金作为键合金属层，键合温度与保持时间降低；AgCuAu键合可以在较低的键合温度与键合压力下完成，键合时间缩短，有利于减少键合过程对LED外延层的光电性能的损伤；采用AgCuAu合金的键合金属层，消除了键合过程中的空洞现象，有利于对LED外延层的的应力释放；AgCuAu键合机械性能高，具有良好的导电与导热性能，有利于提高LED芯片的寿命。但是该专利技术中，未提及到衬底腐蚀的具体制作方法。
技术实现思路
本专利技术实施例中提供了一种银基键合的反极性GaAs基AlGaInP红光LED芯片的制备方法，以解决现有技术进行腐蚀操作时Ag与腐蚀液反应，造成腐蚀不均匀的问题，通过该方法可以制作出衬底和阻挡层腐蚀彻底的管芯结构，制作的管芯电压良率可达到100％，亮度大幅度提升。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例公开了如下技术方案：本专利技术第一方面提供了一种银基键合的反极性GaAs基AlGaInP红光LED芯片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：S1,在生长有外延层的GaAs基AlGaInP晶片上依次制作欧姆接触点、电流阻挡层和Ag镜反射层，形成临时衬底；S2,在永久硅衬底表面依次生长金属键合层和键合粘附层，形成永久衬底；S3,将所述临时衬底和永久衬底进行高温键合；S4，在键合后晶片的正反面均生长二氧化硅保护层，在正反面均使用光刻胶制作掩膜图形，对晶片边缘处的保护层进行光刻胶保护，利用显影液腐蚀掉除光刻胶保护外的二氧化硅保护层，然后去掉光刻胶；S5，腐蚀掉临时衬底的GaAs衬底层和GaInP阻挡层；S6，在步骤S5形成的晶片表面制作扩展电极；S7，使用光刻胶制作研磨图形，保护扩展电极和主电极区域，且保护图案的尺寸大于电极尺寸，对非保护区域的AlGaInP层进行粗化，粗化完成后去胶；S8,在主电极区域制作P电极；S9，对所述硅衬底的背面进行减薄，在减薄面制作N电极，对完成后的晶片裂成单个管芯。进一步地，步骤S1中所述GaAs基AlGaInP晶片的结构，自上而下依次为GaAs衬底层、GaInP阻挡层、重掺GaAs层、N型GaAs层、N型AlGaInP层、MQW量子阱层、P型AlGaInP层、P型GaAs层。进一步地，步骤S1中所述Ag镜反射层，以Ag金属作为底层，并与金属Ti、Pt、Ni、Ge、Au、Cr中的一种或几种组合而成；所述Ag镜反射层使用电子束蒸发台或者溅射台进行制作。进一步地，步骤S2中所述金属键合层为TiAu，键合粘附层为金属Sn。进一步地，步骤S3中所述高温键合的温度为200-220℃，键合时间为30-40min。进一步地，步骤S4中所述二氧化硅保护层的厚度为3000-5000埃，二氧化硅的生长温度为200-250℃；所述光刻胶保护区域在晶片边缘0.3-1mm线径范围内，所述显影液为HF溶液。进一步地，步骤S5中使用氨水、双氧水的混合溶液腐蚀GaAs衬底层，使用盐酸、磷酸的混合溶液腐蚀GaInP阻挡层。进一步地，步骤S6中所述制作扩展电极具体为：在步骤S5形成的晶片表面使用光刻胶制作掩膜图形，并使用腐蚀液将表面的GaAs腐蚀掉，然后去胶，形成扩展电极；GaAs腐蚀液为磷酸、双氧水和水的混合溶液。进一步地，步骤S7中使用粗化液对AlGaInP层进行粗化，所述粗化液为盐酸、磷酸、冰乙酸、碘、硝酸、硫酸中的一种或几种的组合。进一步地，步骤S8中所述制作P电极的具体过程为：使用光刻胶制作掩模图形，使用蒸镀或者溅射的方式制作主电极，并使用剥离方法将电极图形制作出来，形成P电极；所述主电极使用TiAl电极，电极厚度为2-5um。
技术实现思路
中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是专利技术所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：1、使用二氧化硅作为保护层，在晶片正反两面生长，实现侧面的完全包裹将Ag金属与溶液接触的部分完全保护起来，使金属Ag没有与溶液接触的机会，从而可以按照目前的常规腐蚀液进行腐蚀，而不会产生腐蚀不均匀的现象。2、二氧化硅保护层线径尺寸的参数选择尤为重要，线径太宽，对于边缘管芯造成较大损失，线径太窄，对Ag镜保护不彻底，会有部分Ag析出，达不到保护效果，该线径尺寸的选择在充分考虑保护面积和溶液钻蚀基础上进行的选择，起到了保护作用，又不会对管芯造成额外损失。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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是本专利技术所述制备方法的流程示意图；图2是本专利技术步骤S1形成的临时衬底结构示意图；图3是本专利技术步骤S2形成的永久衬底结构示意图；图4是本专利技术步骤S本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种银基键合的反极性GaAs基AlGaInP红光LED芯片的制备方法，其特征是，所述制备方法包括以下步骤：/nS1,在生长有外延层的GaAs基AlGaInP晶片上依次制作欧姆接触点、电流阻挡层和Ag镜反射层，形成临时衬底；/nS2,在永久硅衬底表面依次生长金属键合层和键合粘附层，形成永久衬底；/nS3,将所述临时衬底和永久衬底进行高温键合；/nS4，在键合后晶片的正反面均生长二氧化硅保护层，在正反面均使用光刻胶制作掩膜图形，对晶片边缘处的保护层进行光刻胶保护，利用显影液腐蚀掉除光刻胶保护外的二氧化硅保护层，然后去掉光刻胶；/nS5，腐蚀掉临时衬底的GaAs衬底层和GaInP阻挡层；/nS6，在步骤S5形成的晶片表面制作扩展电极；/nS7，使用光刻胶制作研磨图形，保护扩展电极和主电极区域，且保护图案的尺寸大于电极尺寸，对非保护区域的AlGaInP层进行粗化，粗化完成后去胶；/nS8,在主电极区域制作P电极；/nS9，对所述硅衬底的背面进行减薄，在减薄面制作N电极，对完成后的晶片裂成单个管芯。/n

【技术特征摘要】
1.一种银基键合的反极性GaAs基AlGaInP红光LED芯片的制备方法，其特征是，所述制备方法包括以下步骤：
S1,在生长有外延层的GaAs基AlGaInP晶片上依次制作欧姆接触点、电流阻挡层和Ag镜反射层，形成临时衬底；
S2,在永久硅衬底表面依次生长金属键合层和键合粘附层，形成永久衬底；
S3,将所述临时衬底和永久衬底进行高温键合；
S4，在键合后晶片的正反面均生长二氧化硅保护层，在正反面均使用光刻胶制作掩膜图形，对晶片边缘处的保护层进行光刻胶保护，利用显影液腐蚀掉除光刻胶保护外的二氧化硅保护层，然后去掉光刻胶；
S5，腐蚀掉临时衬底的GaAs衬底层和GaInP阻挡层；
S6，在步骤S5形成的晶片表面制作扩展电极；
S7，使用光刻胶制作研磨图形，保护扩展电极和主电极区域，且保护图案的尺寸大于电极尺寸，对非保护区域的AlGaInP层进行粗化，粗化完成后去胶；
S8,在主电极区域制作P电极；
S9，对所述硅衬底的背面进行减薄，在减薄面制作N电极，对完成后的晶片裂成单个管芯。


2.根据权利要求1所述的银基键合的反极性GaAs基AlGaInP红光LED芯片的制备方法，其特征是，步骤S1中所述GaAs基AlGaInP晶片的结构，自上而下依次为GaAs衬底层、GaInP阻挡层、重掺GaAs层、N型GaAs层、N型AlGaInP层、MQW量子阱层、P型AlGaInP层、P型GaAs层。


3.根据权利要求1所述的银基键合的反极性GaAs基AlGaInP红光LED芯片的制备方法，其特征是，步骤S1中所述Ag镜反射层，以Ag金属作为底层，并与金属Ti、Pt、Ni、Ge、Au、Cr中的一种或几种组合而成；所述Ag镜反射层使用电子束蒸发台或者溅射台进行制作。


4.根据权利要求1所述的银基键合的反极性GaAs基AlGaInP红光LED芯片的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐晓强，程昌辉，张兆喜，闫宝华，徐现刚，
申请(专利权)人：山东浪潮华光光电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37