一种GaAs基倒装MiniLED芯片及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种GaAs基倒装Mini LED芯片及其制备方法，属于LED芯片制备领域，其外延片由下至上依次包括衬底、键合层、P

【技术实现步骤摘要】
一种GaAs基倒装Mini LED芯片及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种GaAs基倒装Mini LED芯片及其制备方法，属于LED芯片制备


技术介绍

[0002]2021年对显示行业来说是不平凡的一年，伴随着华为、苹果、三星、创维、TCL等终端巨头品牌厂商的推动下，Mini LED迅速走向规模商业化，在电视、显示器、笔记本电脑、平板电脑、车载显示器、VR等领域大放异彩；但目前的应用终端价格普遍较高，这无疑是Mini LED市场保持增长的拦路虎；其中占据主要成本的Mini LED芯片、驱动IC、背板、辅料等，由于技术路线、良率、产业链整合等原因，造成了Mini LED高昂的造价。
[0003]目前主流的GaAs基倒装Mini LED制作路线为：外延生长
→
衬底替换
→
台面制作
→
P欧姆接触电极制作
→
N欧姆接触电极制作
→
钝化层制作
→
P、N焊盘制作
→
减薄
→
点测分选
→
入库；其中外延成本占据约35％，芯片工艺占约40％，点测分选占25％；其中，外延结构中光窗口层GaP厚度普遍在3
‑
10μm，是外延成本高的一个重要因素；衬底替换中的键合材料一般为氧化铝、氧化硅、氮化硅等氧化物透明材料，方法是在经粗化后的外延P
‑
GaP窗口层上蒸镀一层2μm至6μm的上述氧化物，氧化物经CMP抛光后，通过高温高压的方式将GaAs基芯片上的氧化物面与透明衬底蓝宝石键合至一起，由于P
‑
GaP窗口层粗化形貌很难控制且较难得到较好的金字塔形，导致氧化物透明材料与P
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GaP窗口层的接触面存在大量的空洞，经后续高温高压的芯片制程后氧化物与P
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GaP窗口层的接触面及其容易出现裂纹、缝隙，导致芯片良率大幅下降键合良率很不稳定；台面刻蚀工艺主要使用干法ICP刻蚀工艺，刻蚀至P
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GaP层，要求较高刻蚀均匀性；P、N欧姆接触电极制作的方法是先P电极光刻
→
P电极蒸镀
→
P电极剥离清洗
→
P电极退火，再用同样的方法制作N电极，制作周期较长，另外，由于需要电流扩展需要，P电极一般带腿，会占用发光面积，从而影响出光效率。

技术实现思路

[0004]针对以上Mini LED芯片制作的不足，本专利技术提供一种GaAs基倒装Mini LED芯片及其制备方法。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种GaAs基倒装Mini LED芯片，其外延片由下至上依次包括衬底、键合层、P
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GaP光窗口层、P
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AlInP波导层、MQW发光层、N
‑
AlInP波导层、N
‑
AlGaInP电流扩展层和N
‑
GaAs欧姆层，所述N
‑
GaAs欧姆层和键合层上蒸镀有N一次电极和P一次电极，在外延片表面沉积有DBR钝化层，P一次电极和N一次电极正上方的DBR钝化层经ICP刻蚀，分别形成P导电孔和N导电孔，P导电孔和N导电孔上方分别制作有P电极焊盘和N电极焊盘；
[0007]所述键合层包括ITO薄膜、Al2O3薄膜和SiO2薄膜。
[0008]一种上述GaAs基倒装Mini LED芯片的制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)采用MOCVD方法，在临时衬底上依次生长GaInP截止层、N
‑
GaAs欧姆层、N
‑
AlGaInP电流扩展层、N
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AlInP波导层、MQW发光层、P
‑
AlInP波导层和P
‑
GaP光窗口层，得到外延片；
[0010](2)将P
‑
GaP光窗口层进行粗化处理，得到P
‑
GaP光窗口层粗化面；
[0011](3)在P
‑
GaP光窗口层粗化面上沉积一层ITO薄膜，对ITO合金后，继续在ITO薄膜上沉积一层Al2O3薄膜，再继续在Al2O3薄膜上沉积一层SiO2,薄膜，ITO薄膜、Al2O3薄膜和SiO2薄膜形成键合层；
[0012](4)将键合层表层的SiO2薄膜进行化学机械抛光(CMP)处理，得到平整洁净的抛光面；
[0013](5)将衬底和键合层抛光面清洗活化后，进行高温高压键合处理，得到键合片；
[0014](6)将得到的键合片去除临时衬底和GaInP截止层，完成衬底替换过程；
[0015](7)在N
‑
GaAs欧姆层表面光刻掩膜，利用湿法腐蚀将外延层全部腐蚀干净至键合层的ITO薄膜，形成台面；
[0016](8)光刻掩膜腐蚀N
‑
GaAs欧姆层，再光刻P、N图形，蒸镀P一次电极、N一次电极，之后进行炉管退火，完成P、N一次电极制作；
[0017](9)在步骤(8)得到的结构上沉积DBR钝化层，利用ICP刻蚀P一次电极和N一次电极正上方的DBR钝化层，分别形成P导电孔和N导电孔；
[0018](10)在P导电孔和N导电孔上方分别制作P电极焊盘和N电极焊盘；
[0019](11)将步骤(10)所得的外延片进行减薄切割、分选测试后，即可得到GaAs基倒装Mini LED。
[0020]优选的，步骤(1)中，P
‑
GaP光窗口层的厚度为600
‑
2000nm。
[0021]优选的，步骤(2)中，P
‑
GaP光窗口层采用湿法腐蚀法进行粗化处理，粗化时间为60
‑
180s，粗化温度为20
‑
30℃；
[0022]优选的，采用硫酸、水、碘酸和氢氟酸的混合溶液进行粗化处理，混合溶液中，硫酸2000
‑
3000mL，水3000
‑
4000mL，碘酸80
‑
100g，氢氟酸1500
‑
2000mL。
[0023]优选的，步骤(3)中，ITO薄膜采用电子束蒸发、溅射蒸发或RPD蒸发方式，蒸发真空度在1E
‑
6～1E
‑
5Torr之间，蒸发温度在120
‑
300℃之间，合金条件为炉管退火390℃5
‑
10min。
[0024]沉积Al2O3薄膜优选采用电子束蒸发或ALD沉积，其厚度与P
‑
GaP光窗口层粗化深度对应，略大于P
‑
GaP光窗口层粗化深度，厚度为0.2
‑
0.8μm，优势在于Al2O3优良的致密性能完全覆盖P
‑
GaP光窗口层粗化导致的空洞；
[0025]沉积SiO2薄膜优选采本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种GaAs基倒装Mini LED芯片，其特征在于，其外延片由下至上依次包括衬底、键合层、P
‑
GaP光窗口层、P
‑
AlInP波导层、MQW发光层、N
‑
AlInP波导层、N
‑
AlGaInP电流扩展层和N
‑
GaAs欧姆层，所述N
‑
GaAs欧姆层和键合层上蒸镀有N一次电极和P一次电极，在外延片表面沉积有DBR钝化层，P一次电极和N一次电极正上方的DBR钝化层经ICP刻蚀，分别形成P导电孔和N导电孔，P导电孔和N导电孔上方分别制作有P电极焊盘和N电极焊盘；所述键合层包括ITO薄膜、Al2O3薄膜和SiO2薄膜。2.一种权利要求1所述的GaAs基倒装Mini LED芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)采用MOCVD方法，在临时衬底上依次生长GaInP截止层、N
‑
GaAs欧姆层、N
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AlGaInP电流扩展层、N
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AlInP波导层、MQW发光层、P
‑
AlInP波导层和P
‑
GaP光窗口层，得到外延片；(2)将P
‑
GaP光窗口层进行粗化处理，得到P
‑
GaP光窗口层粗化面；(3)在P
‑
GaP光窗口层粗化面上沉积一层ITO薄膜，对ITO合金后，继续在ITO薄膜上沉积一层Al2O3薄膜，再继续在Al2O3薄膜上沉积一层SiO2,薄膜，ITO薄膜、Al2O3薄膜和SiO2薄膜形成键合层；(4)将键合层表层的SiO2薄膜进行化学机械抛光处理，得到平整洁净的抛光面；(5)将衬底和键合层抛光面清洗活化后，进行高温高压键合处理，得到键合片；(6)将得到的键合片去除临时衬底和GaInP截止层，完成衬底替换过程；(7)在N
‑
GaAs欧姆层表面光刻掩膜，利用湿法腐蚀将外延层全部腐蚀干净至键合层的ITO薄膜，形成台面；(8)光刻掩膜腐蚀N
‑
GaAs欧姆层，再光刻P、N图形，蒸镀P一次电极、N一次电极，之后进行炉管退火，完成P、N一次电极制作；(9)在步骤(8)得到的结构上沉积DBR钝化层，利用ICP刻蚀P一次电极和N一次电极正上方的DBR钝化层，分别形成P导电孔和N导电孔；(10)在P导电孔和N导电孔上方分别制作P电极焊盘和N电极焊盘；(11)将步骤(10)所得的外延片进行减薄切割、分选测试后，即可得到GaAs基倒装Mini LED。3.根据权利要求2所述的GaAs基倒装Mini LED芯片的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，P
‑
GaP光窗口层的厚度为600
‑
2000nm。4.根据权利要求2所述的GaAs基倒装Mini LED芯片的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，P
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GaP光窗口层采用湿法腐蚀法进行粗化处理，粗化时间为60
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180s，粗化温度为20
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30℃；优选的，采用硫酸、水、碘酸和氢氟酸的混合溶液进行粗化处理，混合溶液中，硫酸2000
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3000mL，水3000
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4000mL，碘酸80
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100g，氢氟酸1500
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【专利技术属性】
技术研发人员：谭立龙，吴向龙，彭璐，闫宝华，
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：