氮化镓基发光二极管芯片及其制作方法技术

本发明专利技术公开一种氮化镓基发光二极管芯片，从下往上依次包括蓝宝石衬底、Ｎ型氮化镓、有源区、Ｐ型氮化镓、透明导电层，形成在透明导电层上的Ｐ电极，及形成在Ｎ型氮化镓外露的表面上的Ｎ电极，其中，所述Ｐ型氮化镓的边缘区域未被透明导电层覆盖，该未被透明导电层覆盖的边缘区域为切割道。本发明专利技术还公开一种氮化镓基发光二极管芯片的制作方法，包括以下步骤：在外延片的Ｐ型氮化镓的表面定位出需蚀刻的区域；蚀刻该区域，直至露出Ｎ型氮化镓；在Ｐ型氮化镓的表面制作透明导电层，但露出Ｐ型氮化镓的边缘区域作为切割道；在透明导电层上制作Ｐ电极，并在露出的Ｎ型氮化镓上制作Ｎ电极，以形成发光二极管芯片；将外延片切割成多个芯片。

Gallium nitride based LED chip and manufacturing method thereof

The invention discloses a gallium nitride based light emitting diode chip, from bottom to top comprises a sapphire substrate, N type gallium nitride, active region, P type gallium nitride, transparent conductive layer formed on the P electrode of transparent conductive layer, and formed on the surface of N electrode, N type gallium nitride exposed on the edge of the area the P type gallium nitride transparent conductive layer is not covered, the edge is not a transparent conductive layer for covering the cutting path. The invention also discloses a method for producing a gallium nitride based light emitting diode chip, which comprises the following steps: etching on the surface area for positioning the P type gallium nitride epitaxial wafer; etching the exposed area, until the N type gallium nitride; on the surface of P type gallium nitride transparent conductive layer, edge region but exposing the P type gallium nitride as the cutting path; making P electrode in the transparent conductive layer, and manufacturing of N electrode in N type gallium nitride on the exposed, to form a light emitting diode chip; the epitaxial wafer cutting into a plurality of chips.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体
，特别涉及一种氮化镓基发光二极管芯片及其 制作方法。
技术介绍
氮化镓(GaN)基发光二极管(LED)具有体积小、耐冲击性好、可靠度 高、响应速度快、节能、绿色环保等优良特性，因而其应用将越来越广泛。但 是，目前氮化镓基发光二极管的发光效率还比较低，因此在当前其应用还受到 一定限制。图1为氮化镓基发光二极管外延片的结构示意图。如图l所示，该外延片 的结构从下往上依次为蓝宝石衬底l、 N型氮化镓2、有源区3、及P型氮化 镓4。由于蓝宝石衬底l是绝缘材料，因此无法将P电极和N电极制作在蓝宝 石衬底1的上下两面，只能在同一面制作P电极和N电极。如图2、 3所示， 在P型氮化镓4上设置透明导电层5，在透明导电层5上制作P电极6。而为 了制作N电极，现有技术是从P型氮化镓4的部分表面区域往下干蚀刻，以露 出N型氮化镓2，然后在该露出的N型氮化镓2表面上制作N电极7。在蚀刻 出需制作N电极7的区域时，同时也从P型氮化镓4的边缘往下干蚀刻，以形 成切割道，如图3所示，该切割道形成在该露出的N型氮化镓2的边缘，用于 在后期将已完成芯片制作的外延片分割成多个独立的芯片。在形成该切割道时, 外延片边缘的有源区(即PN结)由于被蚀刻而损失，因而得不到有效的利用， 从而降低了发光二极管芯片的发光效率。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种氮化镓基发光二极管芯片及其4制作方法，以保留更多的PN结区域，从而提高发光二极管芯片的发光效率。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的一种氮化镓基发光二极管芯片，从下往上依次包括蓝宝石衬底、N型氮化镓、有源区、p型氮化镓、透明导电层，形成在透明导电层上的p电极，及形成在N型氮化镓外露的表面上的N电极，其中，P型氣化镓的边缘区域未被透 明导电层覆盖，该未被透明导电层覆盖的边缘区域为切割道。一种氮化镓基发光二极管芯片的制作方法，依次包括以下步骤a) 提供氮化镓基发光二极管外延片，外延片的结构从下往上依次为蓝宝 石衬底、N型氮化镓、有源区、及P型氮化镓，在所述外延片的P型氮化镓的 表面定位出需蚀刻的区域，并且也规划出多个一体未分离的预制作芯片的晶粒；b) 从每个晶粒的P型氮化镓表面往下蚀刻步骤a)中所述的需蚀刻的区域， 直至露出N型氮化镓；c) 在每个晶粒未被蚀刻的P型氮化镓的表面制作透明导电层，该透明导电 层的表面积比P型氮化镓的表面积小，以露出P型氮化镓的边缘区域作为切割 道；d) 在每个晶粒的透明导电层上制作P电极，并在每个晶粒的露出的N型 氮化镓上制作N电极，以形成发光二极管芯片；e) 以未分离的芯片间的P型氮化镓的边缘区域为切割道将外延片切割成多 个芯片，每个芯片包含有一对P电极和N电极。较佳地，在步骤a)之前，对所述氮化镓基发光二极管外延片进行表面处 理，使外延片表面洁净以提高外延片表面的附着力，并降低表面的电阻。步骤a)中，定位出需蚀刻的区域的具体操作为在P型氮化镓的表面生 长保护掩膜层，在该保护掩膜层的表面涂布光刻胶，接着对光刻胶进行曝光， 然后显影去除被曝光部分的光刻胶，从而露出其下方的保护掩膜，而裸露的保 护掩膜即为晶粒需蚀刻的区域，最后湿蚀刻去除每个晶粒上裸露的保护掩膜。较佳地，步骤d)中，P电极形成在透明导电层的边缘，可以使电流更好地 扩散。较佳地，步骤d)中，N电极制作在露出的N型氮化镓的中心区域。若N 电极制作在露出的N型氮化镓的靠内侧，则由于间距过小，后续在N电极上进 行焊线封装时由于打线偏移可能使N电极周围的PN结导通而造成漏电的隐患， 若N电极制作在露出的N型氮化镓的靠外侧，则切割崩裂外延片时容易损伤N 电极，进而影响其电性。优选地，N电极每一侧边与其相邻的N型氮化镓的侧边之间的距离为8~ 30pm，若两者之间的距离过小，则N电极周围的PN结在后续焊线封装过程中 发生漏电的可能性增大；若两者之间的距离过大，就意味着蚀刻了较多的有源 区3，也就意味着损失了较多的光源，因而造成光源的浪费。由以上技术方案可以看出，本专利技术不蚀刻晶粒的整个边缘区域以露出N型 氮化镓的边缘作为切割道，而仅以露出的P型氮化镓的边缘作为切割道，且仅 蚀刻掉需制作N电极的N型氮化镓的区域，因此在相同的芯片尺寸下，保留了 更多的有源区(即PN结)，使电子和空穴有了更多的结合机会，从而提高发光 二极管芯片的发光效率。附图说明图1为氮化镓基发光二极管外延片的结构示意图2为现有技术制作的氮化镓基发光二极管芯片的立体示意图3为现有技术制作的氮化镓基发光二极管芯片的俯视图4为本专利技术氮化镓基发光二极管芯片的制作流程图5为本专利技术外延片上单个晶粒光刻后露出保护掩膜的示意图6为本专利技术制作氮化镓基发光二极管芯片过程中形成的切割道的示意图7本专利技术制作的氮化镓基发光二极管芯片的立体示意图； 图8为本专利技术制作的氮化镓基发光二极管芯片的俯视图； 图9为本专利技术实施例三与现有技术分别制作的氮化镓基发光二极管芯片封 装后的封装倍率 比图。具体实施例方式为了更好地理解本专利技术的目的，下面通过实施例并结合相关附图进一步说 明本专利技术的内容。 实施例一参照图l、图4至图8，本专利技术的氮化镓基发光二极管芯片的制作方法，通 过以下步骤来进行1) 提供氮化镓基发光二极管外延片，如图l所示，该外延片的结构从下往 上依次为蓝宝石衬底l、 N型氮化镓2、有源区3、及P型氣化镓4。较佳地， 首先对外延片进行表面处理将外延片依序浸泡于丙酮和异丙醇溶液中，同时 辅以超声波振荡进行清洗，以去除外延片表面附着的有机物、油脂等污染物， 最后以去离子水冲洗该外延片，并以氮气吹干附着于外延片表面的水分。表面 处理是为了使外延片表面洁净以提高外延片表面的附着力，并降低表面的电阻。2) 在P型氣化镓4的表面生长保护掩膜层11;然后利用微影制程定位出 每个晶粒需蚀刻的区域，具体地说，在保护掩膜层11的表面涂布光刻胶12， 接着对光刻胶12进行曝光，然后显影去除被曝光部分的光刻胶12,从而露出 其下方的保护掩膜110，如图5所示，该裸露的保护掩膜110即为晶粒需蚀刻 的区域，在定位出需刻蚀的区域的同时，也规划出了多个一体未分离的预制作 芯片的晶粒。3) 湿蚀刻去除每个晶粒上裸露的保护掩膜110，露出其下方的P型氮化镓 4，然后去除未显影的光刻胶12。该裸露的P型氮化镓4区域即为需蚀刻的区 域。4) 从每个晶粒的P型氣化镓4表面往下蚀刻步骤3)中所述的需蚀刻的区 域，直至露出N型氮化镓，然后去除P型氮化镓4表面剩余的保护掩膜层11， 而该露出的N型氮化镓2区域即为制作N电极的区域。由于操作工艺不可能完 全精确，因此在实际的干蚀刻操作过程中会蚀刻掉一部分的N型氮化镓2。5) 在每个晶粒未被蚀刻的P型氮化镓4表面制作透明导电层5 ，由于与现有技术相比，本专利技术保留了更多的P型氮化镓4，因此本专利技术中制作的透明导 电层5的面积也相应增大，因而在相同的芯片尺寸下能增加发光面积。该透明导电层5的形状与P型氮化镓4的形状相似，但其表面积比P型氮化镓4的表 面积小，以露出P型氣化镓4的边缘区域作为切割道40,如图6所示。6 )在每个晶粒的透明导电层5上制作P电极6,在每个晶粒的露出的N型 氮化镓2上制作N电极7，至此完成了发光二极管芯片的制作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化镓基发光二极管芯片，从下往上依次包括蓝宝石衬底、Ｎ型氮化镓、有源区、Ｐ型氮化镓、透明导电层，形成在透明导电层上的Ｐ电极，及形成在Ｎ型氮化镓外露的表面上的Ｎ电极，其特征在于，所述Ｐ型氮化镓的边缘区域未被透明导电层覆盖，该未被透明导电层覆盖的边缘区域为切割道。

【技术特征摘要】
1、一种氮化镓基发光二极管芯片，从下往上依次包括蓝宝石衬底、N型氮化镓、有源区、P型氮化镓、透明导电层，形成在透明导电层上的P电极，及形成在N型氮化镓外露的表面上的N电极，其特征在于，所述P型氮化镓的边缘区域未被透明导电层覆盖，该未被透明导电层覆盖的边缘区域为切割道。2、 根据权利要求l所述的氮化镓基发光二极管芯片，其特征在于，所述P 电极形成在所述透明导电层的边缘。3、 根据权利要求1或2所述的氮化镓基发光二极管芯片，其特征在于，所 述N电极形成在所述露出的N型氮化镓的中心区域。4、 根据权利要求3所述的氮化镓基发光二极管芯片，其特征在于，所述N 电极的每一侧边与其相邻的N型氮化镓的侧边之间的距离为8~30|im。5、 一种氮化镓基发光二极管芯片的制作方法，其特征在于，该方法依次包 括以下步骤a) 提供氮化镓基发光二极管外延片，所述外延片的结构从下往上依次为 蓝宝石衬底、N型氮化镓、有源区、及P型氣化镓，在所述外延片的P型氮化 镓的表面定位出需蚀刻的区域，并且也规划出多个一体未分离的预制作芯片的 晶粒；b) 从每个晶粒的P型氮化镓表面往下蚀刻步骤a)中所述的需蚀刻的区域， 直至露出N型氮化镓；c) 在每个晶粒未被蚀刻的P型氮化镓的表面制作透明导电层，所述透明导 电层的表面积比P型氮化镓的表面积小，以露出P型氮化镓的边缘区域作...

【专利技术属性】
技术研发人员：王孟源，陈国聪，
申请(专利权)人：普光科技广州有限公司，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]