GaN基高压LED制造工艺中的隔离填充制作方法技术

本发明专利技术公开了一种氮化镓（GaN）基高压发光二极管（LED）制造工艺中的隔离填充制作方法，包括：在衬底上形成N型氮化镓层后，进行第一次N型氮化镓层刻蚀以形成沟槽结构并在沟槽结构中形成第一隔离绝缘层；在所述发光二级管制造过程中，形成P型氮化镓层，进行第二次沟槽刻蚀以形成到达第一隔离绝缘层的结构，并在第一隔离绝缘层上方形成第二隔离绝缘层。本发明专利技术的方法使得形成隔离填充结构的难度得到很大的降低，为后续芯片电极金属化互联提供了较为平坦的爬坡结构，同时提高了隔离绝缘层对于沟槽侧面的覆盖质量，提高了GaN基高压发光LED的可靠性和良品率。

【技术实现步骤摘要】
GaN基高压LED制造工艺中的隔离填充制作方法
本专利技术涉及发光二极管（LED）器件制造技术，具体涉及一种氮化镓（GaN）基高压发光二极管（LED）制造工艺中的隔离填充制作方法。
技术介绍
氮化镓（GaN）基高压发光二极管（LED）是利用氮化镓半导体材料构件PN结来进行发光的半导体器件。由于其具有效率高、使用寿命长、能耗低等优点，因此，氮化镓基高压发光二极管具有良好的产业应用前景。在氮化镓基高压发光二极管的制造工艺中，需要采用填充有隔离绝缘层的沟槽结构来隔离相邻的芯片。图1是现有的氮化镓基高压发光二极管制造工艺中的隔离填充制作方法的流程图。如图1所示，现有的隔离填充制作方法包括：步骤110、在衬底上顺序形成N型氮化镓层、多量子阱发光层、P型氮化镓层和透明导电层。步骤120、通过光刻技术制作沟槽图形，通过沟槽刻蚀去除透明导电层和外延层形成直达衬底的沟槽结构。步骤130、在沟槽结构中形成隔离绝缘层。步骤140、通过光刻和刻蚀制作平台刻蚀图形和透明导电层图形。现有的隔离填充制作方法是在外延结构全部形成后进行沟槽刻蚀和隔离绝缘层填充，其沟槽刻蚀达到5微米以上，隔离绝缘层厚度大于4微米，由于一次性的沟槽刻蚀对掩膜的选择比要求较高，选择比低会导致刻蚀外延层损伤，并且刻蚀深度不够。而且，由于刻蚀深度较深，使用隔离绝缘层进行填充的时候对沟槽侧面的保护会存在覆盖不好的问题。由于上述原因，现有的方法会影响发光二极管芯片的良品率和可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种氮化镓基高压发光二极管制造工艺中的隔离填充制作方法，降低了工艺难度，提高良品率和可靠性。本专利技术公开了一种氮化镓（GaN）基高压发光二极管（LED）制造工艺中的隔离填充制作方法，包括：在衬底上形成N型氮化镓层后，进行第一次沟槽刻蚀以形成沟槽结构并在沟槽结构中形成第一隔离绝缘层；在所述发光二级管制造过程中，进行第二次沟槽刻蚀以形成到达第一隔离绝缘层的沟槽，并在第一隔离绝缘层上方形成第二隔离绝缘层。优选地，所述在所述发光二级管制造过程中，进行第二次沟槽刻蚀以形成到达第一隔离绝缘层的沟槽包括：在形成多量子阱发光层、P型氮化镓层和透明导电层并进而刻蚀形成用于承载N型电极的N型氮化镓平台后，进行第二次沟槽刻蚀以形成到达第一隔离绝缘层的沟槽。优选地，在形成多量子阱发光层前，还包括清洗表面的步骤。优选地，所述清洗表面的步骤包括：利用丙酮进行表面清洗；利用异丙醇进行表面清洗；利用去离子水进行至少5轮循环表面清洗。优选地，所述衬底为蓝宝石衬底。优选地，所述第一次沟槽刻蚀按照掩膜图形刻蚀掉N型氮化镓层直到所述蓝宝石衬底。优选地，所述第一隔离绝缘层和所述第二隔离绝缘层的厚度之和小于所述N型氮化镓平台的厚度。优选地，所述在沟槽结构中形成第一隔离绝缘层包括：在晶圆表面形成隔离绝缘层；去除沟槽区域外的隔离绝缘层。优选地，所述在第一隔离绝缘层上形成第二隔离绝缘层包括：在晶圆表面形成隔离绝缘层；去除沟槽区域外的隔离绝缘层。本专利技术还公开了一种氮化镓（GaN）基高压发光二极管（LED）制造工艺中的隔离填充制作方法，包括：在衬底上形成N型氮化镓层；进行第一次沟槽刻蚀以形成沟槽结构并在沟槽结构中形成第一隔离绝缘层；清洗表面；顺序形成多量子阱发光层、P型氮化镓层和透明导电层；对所述透明导电层进行刻蚀以形成透明导电层图形；刻蚀形成用于承载N型电极的N型氮化镓平台；进行第二次沟槽光刻和刻蚀以形成到达第一隔离绝缘层的沟槽；在第一隔离绝缘层上方形成第二隔离绝缘层。本专利技术通过在外延层生长过程中先进行第一次沟槽刻蚀和第一次隔离绝缘层填充，在芯片制造过程中再进行第二次沟槽刻蚀和第二次隔离绝缘层填充，从而将隔离填充分成两个步骤进行，使得形成隔离填充结构的难度得到很大的降低，同时提高了隔离绝缘层对于沟槽侧面的覆盖质量，提高了GaN基高压发光LED的良品率。附图说明图1是现有的氮化镓基高压发光二极管制造工艺中的隔离填充制作方法的流程图；图2是本专利技术实施例的氮化镓基高压发光二极管制造工艺中的隔离填充制作方法的流程图；图3是本专利技术另一实施例的氮化镓基高压发光二极管制造工艺中的隔离填充制作方法的流程图；图4a-图4h是本专利技术实施例的氮化镓基高压发光二极管制造工艺不同阶段的晶圆截面示意图。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的步骤而非全部过程。图2是本专利技术实施例的氮化镓基高压发光二极管制造工艺中的隔离填充制作方法的流程图。如图2所示，所述方法包括：步骤210、在衬底上形成N型氮化镓层后，进行第一次沟槽刻蚀以形成沟槽结构并在沟槽结构中形成第一隔离绝缘层；步骤220、在所述发光二级管制造过程中，进行第二次沟槽刻蚀以形成到达第一隔离绝缘层的沟槽，并在第一隔离绝缘层上方形成第二隔离绝缘层。本实施例中第二次沟槽刻蚀的时机可以选择外延片形成后的开始二极管结构制造的任意时机进行。本实施例通过在外延层生长过程中先进行第一次沟槽刻蚀和第一次隔离绝缘层填充，在芯片制造过程中再进行第二次沟槽刻蚀和第二次隔离绝缘层填充，从而将隔离填充分成两个步骤进行，使得隔离的难度得到很大的降低，同时提高了隔离绝缘层对于沟槽侧面的覆盖质量，提高了GaN基高压发光LED的良品率。图3是本专利技术另一实施例的氮化镓基高压发光二极管制造工艺中的隔离填充制作方法的流程图。如图3所示，所述方法包括：步骤310、在衬底上形成N型氮化镓层。在本实施例中，衬底可以选用蓝宝石（Al2O3）衬底或碳化硅（SiC）衬底。在本实施例的一个优选方面中，还可包括在上述蓝宝石衬底或碳化硅衬底上预先形成氮化镓成核层（GaNnucleationlayer）的步骤。在本专利技术的一个优选实施例中，优选通过金属有机物化学气相沉积工艺(Metal-OrganicChemicalVaporDeposition，简称MOCVD)来形成N型氮化镓层，即将衬底基板(抛光晶圆片)放入外延炉反应室进行加热，同时将Ⅱ、Ⅲ族金属元素的烷基化合物（甲基或乙基化物）与非金属(Ⅴ或Ⅵ族元素)的氢化物(或烷基物)气体混合后送入反应室，混合气体流经加热的衬底表面时，在高温下，发生热分解反应，生成III-V或II-VI族化合物晶体沉积在衬底上，经过不断的磊晶过程，生长出厚度仅几微米的化合物半导体单晶薄膜(即外延层)。反应后，将残留的尾气被扫出反应室，通过去除微粒和毒性的尾气处理装置后被排出系统。形成N型氮化镓层后的晶圆截面图如图4a所示。由图4a可知，晶圆包括衬底41以及形成在衬底上的N型氮化镓层42。步骤320、进行第一次沟槽刻蚀以形成沟槽结构并在沟槽结构中形成第一隔离绝缘层。在本专利技术的一个优选实施方式中，沟槽结构可以通过如下的工艺步骤获得，即，在晶圆表面先生长一层掩膜层，然后通过光刻工艺制作出沟槽图形，再通过干法刻蚀，例如，使用感应耦合等离子体刻蚀（ICP），来对沟槽图形露出的N型氮化镓层进行刻蚀，腐蚀掉沟槽图形限定的部位的所有N型氮化镓层，获得直达衬底的沟槽结构。最后再去除覆盖其它部分的掩膜层。本领域技术人员可以理解，上述工艺步骤并不用于限制本专利技术，任本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化镓（GaN）基高压发光二极管（LED）制造工艺中的隔离填充制作方法，包括：在衬底上形成N型氮化镓层后，进行第一次沟槽刻蚀以形成沟槽结构并在沟槽结构中形成第一隔离绝缘层；在所述发光二级管制造过程中，进行第二次沟槽刻蚀以形成到达第一隔离绝缘层的沟槽，并在第一隔离绝缘层上方形成第二隔离绝缘层。

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓(GaN)基高压发光二极管(LED)制造工艺中的隔离填充制作方法，包括：在衬底上形成N型氮化镓层后，进行第一次沟槽刻蚀以形成沟槽结构并在沟槽结构中形成第一隔离绝缘层；在所述发光二级管制造过程中，进行第二次沟槽刻蚀以形成到达第一隔离绝缘层的沟槽，并在第一隔离绝缘层上方形成第二隔离绝缘层；所述在所述发光二级管制造过程中，进行第二次沟槽刻蚀以形成到达第一隔离绝缘层的沟槽包括：在N型氮化镓层和沟槽结构中的第一隔离绝缘层上方覆盖形成多量子阱发光层、P型氮化镓层和透明导电层，并进而刻蚀形成用于承载N型电极的N型氮化镓平台后，进行第二次沟槽刻蚀以形成到达第一隔离绝缘层的沟槽。2.根据权利要求1所述的氮化镓(GaN)基高压发光二极管(LED)制造工艺中的隔离填充制作方法，其特征在于，在形成多量子阱发光层前，还包括清洗表面的步骤。3.根据权利要求2所述的氮化镓(GaN)基高压发光二极管(LED)制造工艺中的隔离填充制作方法，其特征在于，所述清洗表面的步骤包括：利用丙酮进行表面清洗；利用异丙醇进行表面清洗；利用去离子水进行至少5轮循环表面清洗。4.根据权利要求1所述的氮化镓(GaN)基高压发光二极管(LED)制造工艺中的隔离填充制作方法，其特征在于，所述衬底为蓝宝石衬底。5.根据权利要求4所述的氮化镓(GaN)基高压发光二极管(LED)制造工艺中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂招莲，王强，余志炎，钱志强，
申请(专利权)人：无锡华润华晶微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：