一种发光二极管芯片的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种发光二极管芯片的制造方法，该方法包括以下步骤：步骤一，在半导体衬底之上生长发光二极管结构的半导体外延层；步骤二，在所述半导体外延层上制备透明导电层；步骤三，对步骤二所得结构进行局部刻蚀，使部分ｎ型氮化物半导体层露出；步骤四，对所得结构表面和透明导电层在一定条件下利用Ｎ↓［２］Ｏ进行处理；步骤五，在ｎ型氮化物半导体层上制备ｎ电极，在ｐ型氮化物半导体层上制备ｐ电极；步骤六，在步骤五所得的结构上表面制备ＳｉＯ↓［２］保护膜，只露出ｎ电极及ｐ电极。采用Ｎ↓［２］Ｏ在一定条件下对刻蚀后的芯片结构进行处理，既可以使得由于刻蚀而损伤的部分得到恢复，还可以达到强化透明导电层的效果，从而改善了芯片的性能，提高芯片的寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发光二极管芯片的制造方法，尤其是指提高芯片寿命的制造方法。
技术介绍
发光二极管具有体积小、效率高和寿命长等优点，在交通指示、户外全色 显示等领域有着广泛的应用。尤其是利用大功率发光二极管可能实现半导体固态 照明，引起人类照明史的革命，从而逐渐成为目前电子学领域的研究热点。发光二极管(LED)在长时间点亮的情况下，会因为热量等一些原因导致亮 度下降。因此，在发光二极管用于室内外照明时，除了发光效率，寿命也是很重 要的一个参考值。LED的寿命定义为器件输出光功率P下降到初始值P0的50% (即光衰率达50%)时的总工作时间。典型寿命为ll年以上。中国专利公开号为CN101071833,公开日为2007年11月14日，名称为"发 光二极管"的申请案通过使用由聚二曱基硅酮和发光二极管封装用固化剂按比例 形成的调配物在发光二极管晶粒的光出射面上形成一层含有聚二曱基硅酮的透 光介质，降低了发光二极管的光衰率，可达到提高发光二极管寿命的目的。有研究 表明，大功率LED的光输出随时间的衰减呈指数规律，缺陷的生长和无辐射复合 中心的形成，荧光粉量子效率的降低,静电的沖击，电极性能不稳定，以及封装体 中各成分之间热膨胀系数失配引起的机械应力都可能导致大功率LED的失效， 影响LED的寿命。通常光输出的衰减还与工作电流有关，降低工作电流会减緩光 输出的退化速度，并延长工作寿命。发光二极管一般为在蓝宝石等衬底上依次层叠了 n型氮化物半导体层、有源 层、p型氮化物半导体层的构造。另外，在p型氮化物半导体层上配置有p电极， 在n型氮化物半导体层上配置有n电极，如图1所示。这种构造通常是利用光刻 及刻蚀等工艺除去了 p型氮化物半导体层、有源层和n型氮化物半导体层的一部分，在露出的n型氮化物半导体层上制备n电极。然而，这些半导体层在经刻蚀 之后，侧壁的有源层的量子阱部分4更会曝露出来，同时侧壁的n型氮化物半导体 层、有源层、p型氮化物半导体层都会受到不同程度的损伤。这种刻蚀损伤很可 能导致LED的失效，严重影响LED的寿命。鉴于此，实有必要提供一种发光二极管芯片的制备工艺，以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于提供，可使上 述损伤的部分得到恢复，从而改善芯片的寿命。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案，包括以下步骤步骤一，在衬底上制备半导体外延层，该层至少包括n型氮化物半导体层、 位于n型氮化物半导体层上的有源层、以及位于有源层上的p型氮化物半导体层；步骤二，在所述半导体外延层的p型氮化物半导体层上制备透明导电层；步骤三，利用光刻及刻蚀技术对步骤二所得结构进行局部刻蚀，使部分n型氮化物半导体层露出；步骤四，利用N20对所得结构的表面及透明导电层进行处理；步骤五，在n型氮化物半导体层上制备n电极，在p型氮化物半导体层上制备p电极。步骤六，在步骤五所得的结构上表面制备Si02保护膜，只露出n电极及p 电极。进一步地，所述步骤四为利用等离子设备，对刻蚀后的芯片结构进行&0等 离子体处理。所述的等离子设备是等离子其相沉积设备或等离子刻蚀设备。进一步地，所述步骤四中，N20流量为400-600sccm,温度为200-40(TC，工 作气压为100-150Pa，功率为20-50W,时间为5-10min。优选为&0流量为500sccm,温度为200°C,工作气压为133Pa，功率为20W, 时间为9min。进一步地，所述的n型氮化物半导体层为n型氮化镓层，所述的p型氮化物 半导体层为p型氮化镓层。进一步地，所述的透明导电层为IT0层或Ni/Au层。作为本专利技术的优选方案之一，在步骤五之前，对步骤四所得结构进行退火。 作为本专利技术的优选方案之一，在步骤四之前，对步骤三所得结构进行退火。 进一步地，所述退火的温度为300-60(TC,时间为5-20min。作为本专利技术的优选方案之一，制备半导体层、透明导电层、n电极、p电极 或保护膜所采用的方法为溅射法、蒸发法、化学气相沉积法(CVD)、等离子体 化学气相沉积法(PECVD )、金属化合物气相沉积法(MOCVD )、分子束外延法(MBE ) 中的任一种方法。作为本专利技术的优选方案之一，所述步骤三中的刻蚀方法为电感耦合等离子体 反应离子蚀刻或湿法腐蚀。相较于现有技术，本专利技术的有益效果在于在n型氮化物半导体层上制备n电极时，半导体层在经刻蚀之后，侧壁的有 源层的量子阱部分便会曝露出来，同时侧壁的n型氮化物半导体层、有源层、p 型氮化物半导体层都会受到不同程度的损伤。采用本专利技术所述方法制备的发光二极管芯片，在刻蚀之后，采用&0在等离 子体条件下对芯片整个表面(包括侧壁)进行处理，能使侧壁损伤的部分得到恢 复，从而改善芯片的寿命。另外，由于等离子体条件下的氧化处理，能提高ITO 的质量，采用&0处理并对ITO层进行退火，还可以达到强化芯片上表面ITO层 的效果。附图说明图l是常规的发光二极管芯片的剖面示意图；图2a-2e是本专利技术方法制造发光二极管芯片的流程示意图3是采用常规工艺方法与采用本专利技术所述工艺方法得到的发光二极管的寿命比较图。图中标记说明10衬底20半导体层21 n型氮化物半导体层22有源层23 p型氮化物半导体层 30透明导电层 40 n电极 50 p电极具体实施例方式下面结合附图进一步说明本专利技术的具体实施步骤，为了示出的方便附图并未 按照比例绘制。实施例一首先参照图2a-2e所示的流程示意图，制备发光二极管芯片。本专利技术发光二 极管芯片的制造方法包括以下步骤步骤一，制备半导体层20,该层包括n型氮化物半导体层21、有源层22、 p型氮化物半导体层23,如图2a所示。其中，制备半导体层20时，可釆用溅射法、蒸发法、化学气相沉积法(CVD)、 等离子体化学气相沉积法(PECVD)、金属化合物气相沉积法(MOCVD)、分子束 外延法(MBE)等方法。本实施例优选为利用有机金属气相沉积技术在村底10 上依次生长n型氮化物半导体层21、有源层22 (即发光区)、p型氮化物半导体层23。所述衬底IO优选为蓝宝石衬底，所述n型氮化物半导体层21为n型氮 化镓(GaN)层，所述p型氮化物半导体层23为p型氮化镓(GaN)层。步骤二，在所述半导体层20上制备透明导电层30,如图2b所示。 具体为2利用镀膜技术，可利用溅射法、蒸发法等，在上述半导体层20上 镀一层透明导电层30，其厚度为200-400nm ( 2000-4000 A)，形成透明导电层 30。所述透明导电层30为ITO、 Ni/Au等透明导电且能与P层形成良好欧姆4妾 触的材料，优选为ITO (铟锡氧化物)层。步骤三，经光刻后，利用刻蚀技术对步骤二所得结构进行局部刻蚀，使部分 n型氮化物半导体层21露出，如图2c所示。所述刻蚀方法为电感耦合等离子体 反应离子蚀刻。所述光刻工艺为常规工艺，其包括曝光、显影等步骤，为本领域 技术人员的公知常识。步骤四，利用等离子设备，对刻蚀后的芯片结构及透明导电层进行N20等离 子体处理。在高温高压下通入&0对所得结构的表面(包括经步骤三刻蚀后所得 到的侧壁)进行钝化，如图2d所示。&0流量为500sccm,温度为200°C，工作气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管芯片的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：　步骤一，在衬底上制备半导体外延层，该层至少包括ｎ型氮化物半导体层、位于ｎ型氮化物半导体层上的有源层、以及位于有源层上的ｐ型氮化物半导体层；　步骤二，在所述半导体外延 层的ｐ型氮化物半导体层上制备透明导电层；　步骤三，利用光刻及刻蚀技术对步骤二所得结构进行局部刻蚀，使部分ｎ型氮化物半导体层露出；　步骤四，利用Ｎ↓［２］Ｏ对所得结构的表面及透明导电层进行处理；　步骤五，在ｎ型氮化物半导体层 上制备ｎ电极，在ｐ型氮化物半导体层上制备ｐ电极。　步骤六，在步骤五所得的结构上表面制备ＳｉＯ↓［２］保护膜，只露出ｎ电极及ｐ电极。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郝茂盛，李士涛，张楠，陈诚，
申请(专利权)人：上海蓝光科技有限公司，彩虹集团公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]