專利名稱：：氮化鎵基發(fā)光二極管芯片及其制作方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于半導體
技術領域：
，特別涉及一種氮化鎵基發(fā)光二極管芯片及其制作方法。
背景技術：
：氮化鎵(GaN)基發(fā)光二極管(LED)具有體積小、耐沖擊性好、可靠度高、響應速度快、節(jié)能、綠色環(huán)保等優(yōu)良特性，因而其應用將越來越廣泛。但是，目前氮化鎵基發(fā)光二極管的發(fā)光效率還比較低，因此在當前其應用還受到一定限制。圖1為氮化鎵基發(fā)光二極管外延片的結構示意圖。如圖l所示，該外延片的結構從下往上依次為藍寶石襯底l、N型氮化鎵2、有源區(qū)3、及P型氮化鎵4。由于藍寶石襯底l是絕緣材料，因此無法將P電極和N電極制作在藍寶石襯底1的上下兩面，只能在同一面制作P電極和N電極。如圖2、3所示，在P型氮化鎵4上設置透明導電層5，在透明導電層5上制作P電極6。而為了制作N電極，現(xiàn)有技術是從P型氮化鎵4的部分表面區(qū)域往下干蝕刻，以露出N型氮化鎵2，然后在該露出的N型氮化鎵2表面上制作N電極7。在蝕刻出需制作N電極7的區(qū)域時，同時也從P型氮化鎵4的邊緣往下干蝕刻，以形成切割道，如圖3所示，該切割道形成在該露出的N型氮化鎵2的邊緣，用于在后期將已完成芯片制作的外延片分割成多個獨立的芯片。在形成該切割道時,外延片邊緣的有源區(qū)(即PN結)由于被蝕刻而損失，因而得不到有效的利用，從而降低了發(fā)光二極管芯片的發(fā)光效率。
發(fā)明內容有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種氮化鎵基發(fā)光二極管芯片及其4制作方法，以保留更多的PN結區(qū)域，從而提高發(fā)光二極管芯片的發(fā)光效率。為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的一種氮化鎵基發(fā)光二極管芯片，從下往上依次包括藍寶石襯底、N型氮化鎵、有源區(qū)、p型氮化鎵、透明導電層，形成在透明導電層上的p電極，及形成在N型氮化鎵外露的表面上的N電極，其中，P型氣化鎵的邊緣區(qū)域未被透明導電層覆蓋，該未被透明導電層覆蓋的邊緣區(qū)域為切割道。一種氮化鎵基發(fā)光二極管芯片的制作方法，依次包括以下步驟a)提供氮化鎵基發(fā)光二極管外延片，外延片的結構從下往上依次為藍寶石襯底、N型氮化鎵、有源區(qū)、及P型氮化鎵，在所述外延片的P型氮化鎵的表面定位出需蝕刻的區(qū)域，并且也規(guī)劃出多個一體未分離的預制作芯片的晶粒；b)從每個晶粒的P型氮化鎵表面往下蝕刻步驟a)中所述的需蝕刻的區(qū)域，直至露出N型氮化鎵；c)在每個晶粒未被蝕刻的P型氮化鎵的表面制作透明導電層，該透明導電層的表面積比P型氮化鎵的表面積小，以露出P型氮化鎵的邊緣區(qū)域作為切割道；d)在每個晶粒的透明導電層上制作P電極，并在每個晶粒的露出的N型氮化鎵上制作N電極，以形成發(fā)光二極管芯片；e)以未分離的芯片間的P型氮化鎵的邊緣區(qū)域為切割道將外延片切割成多個芯片，每個芯片包含有一對P電極和N電極。較佳地，在步驟a)之前，對所述氮化鎵基發(fā)光二極管外延片進行表面處理，使外延片表面潔凈以提高外延片表面的附著力，并降低表面的電阻。步驟a)中，定位出需蝕刻的區(qū)域的具體操作為在P型氮化鎵的表面生長保護掩膜層，在該保護掩膜層的表面涂布光刻膠，接著對光刻膠進行曝光，然后顯影去除被曝光部分的光刻膠，從而露出其下方的保護掩膜，而裸露的保護掩膜即為晶粒需蝕刻的區(qū)域，最后濕蝕刻去除每個晶粒上裸露的保護掩膜。較佳地，步驟d)中，P電極形成在透明導電層的邊緣，可以使電流更好地擴散。較佳地，步驟d)中，N電極制作在露出的N型氮化鎵的中心區(qū)域。若N電極制作在露出的N型氮化鎵的靠內側，則由于間距過小，后續(xù)在N電極上進行焊線封裝時由于打線偏移可能使N電極周圍的PN結導通而造成漏電的隱患，若N電極制作在露出的N型氮化鎵的靠外側，則切割崩裂外延片時容易損傷N電極，進而影響其電性。優(yōu)選地，N電極每一側邊與其相鄰的N型氮化鎵的側邊之間的距離為8~30pm，若兩者之間的距離過小，則N電極周圍的PN結在后續(xù)焊線封裝過程中發(fā)生漏電的可能性增大；若兩者之間的距離過大，就意味著蝕刻了較多的有源區(qū)3，也就意味著損失了較多的光源，因而造成光源的浪費。由以上技術方案可以看出，本發(fā)明不蝕刻晶粒的整個邊緣區(qū)域以露出N型氮化鎵的邊緣作為切割道，而僅以露出的P型氮化鎵的邊緣作為切割道，且僅蝕刻掉需制作N電極的N型氮化鎵的區(qū)域，因此在相同的芯片尺寸下，保留了更多的有源區(qū)(即PN結)，使電子和空穴有了更多的結合機會，從而提高發(fā)光二極管芯片的發(fā)光效率。圖1為氮化鎵基發(fā)光二極管外延片的結構示意圖2為現(xiàn)有技術制作的氮化鎵基發(fā)光二極管芯片的立體示意圖3為現(xiàn)有技術制作的氮化鎵基發(fā)光二極管芯片的俯視圖4為本發(fā)明氮化鎵基發(fā)光二極管芯片的制作流程圖5為本發(fā)明外延片上單個晶粒光刻后露出保護掩膜的示意圖6為本發(fā)明制作氮化鎵基發(fā)光二極管芯片過程中形成的切割道的示意圖7本發(fā)明制作的氮化鎵基發(fā)光二極管芯片的立體示意圖；圖8為本發(fā)明制作的氮化鎵基發(fā)光二極管芯片的俯視圖；圖9為本發(fā)明實施例三與現(xiàn)有技術分別制作的氮化鎵基發(fā)光二極管芯片封裝后的封裝倍率比圖。具體實施例方式為了更好地理解本發(fā)明的目的，下面通過實施例并結合相關附圖進一步說明本發(fā)明的內容。實施例一參照圖l、圖4至圖8，本發(fā)明的氮化鎵基發(fā)光二極管芯片的制作方法，通過以下步驟來進行1)提供氮化鎵基發(fā)光二極管外延片，如圖l所示，該外延片的結構從下往上依次為藍寶石襯底l、N型氮化鎵2、有源區(qū)3、及P型氣化鎵4。較佳地，首先對外延片進行表面處理將外延片依序浸泡于丙酮和異丙醇溶液中，同時輔以超聲波振蕩進行清洗，以去除外延片表面附著的有機物、油脂等污染物，最后以去離子水沖洗該外延片，并以氮氣吹干附著于外延片表面的水分。表面處理是為了使外延片表面潔凈以提高外延片表面的附著力，并降低表面的電阻。2)在P型氣化鎵4的表面生長保護掩膜層11;然后利用微影制程定位出每個晶粒需蝕刻的區(qū)域，具體地說，在保護掩膜層11的表面涂布光刻膠12，接著對光刻膠12進行曝光，然后顯影去除被曝光部分的光刻膠12,從而露出其下方的保護掩膜110，如圖5所示，該裸露的保護掩膜110即為晶粒需蝕刻的區(qū)域，在定位出需刻蝕的區(qū)域的同時，也規(guī)劃出了多個一體未分離的預制作芯片的晶粒。3)濕蝕刻去除每個晶粒上裸露的保護掩膜110，露出其下方的P型氮化鎵4，然后去除未顯影的光刻膠12。該裸露的P型氮化鎵4區(qū)域即為需蝕刻的區(qū)域。4)從每個晶粒的P型氣化鎵4表面往下蝕刻步驟3)中所述的需蝕刻的區(qū)域，直至露出N型氮化鎵，然后去除P型氮化鎵4表面剩余的保護掩膜層11，而該露出的N型氮化鎵2區(qū)域即為制作N電極的區(qū)域。由于操作工藝不可能完全精確，因此在實際的干蝕刻操作過程中會蝕刻掉一部分的N型氮化鎵2。5)在每個晶粒未被蝕刻的P型氮化鎵4表面制作透明導電層5，由于與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明保留了更多的P型氮化鎵4，因此本發(fā)明中制作的透明導電層5的面積也相應增大，因而在相同的芯片尺寸下能增加發(fā)光面積。該透明導電層5的形狀與P型氮化鎵4的形狀相似，但其表面積比P型氮化鎵4的表面積小，以露出P型氣化鎵4的邊緣區(qū)域作為切割道40,如圖6所示。6)在每個晶粒的透明導電層5上制作P電極6,在每個晶粒的露出的N型氮化鎵2上制作N電極7，至此完成了發(fā)光二極管芯片的制作。具體地說，可將P電極6制作在透明導電層5的邊緣，可以使電流更好地擴散。此外，N電極7的形狀與該露出的N型氮化鎵2區(qū)域的形狀相似，且N電極的表面積小于該露出的N型氮化鎵2的表面積，由此可將N電極7制作在該露出的N型氣化鎵2的中心區(qū)域，若N電極7制作在露出的N型氮化鎵2的靠內側，則由于間距過小，后續(xù)在N電極7上進行焊線封裝時由于打線偏移可能使N電極7周圍的PN結導通而造成漏電的隱患，若N電極7制作在露出的N型氮化鎵2的靠外側，則切割崩裂外延片時容易損傷N電極7，進而影響其電性。7)利用研磨、切割工藝，以未分離的芯片間的P型氮化鎵的邊緣區(qū)域為切割道40，將外延片切割成多個獨立的芯片，每個芯片包含有一對P電極6和N電極7,如圖7、圖8所示。優(yōu)選地，N電極7位于該露出的N型氮化鎵2的中心區(qū)域后，N電極7的每一側邊與其相鄰的N型氮化鎵2的側邊之間的距離D為8~30|im，其主要原因是，若兩者之間的距離過小，則N電極7周圍的PN結在后續(xù)焊線封裝過程中發(fā)生漏電的可能性增大；若兩者之間的距離過大，就意味著蝕刻了較多的有源區(qū)3,也就意味著損失了較多的光源，因而造成光源的浪費。在本實施例中，距離D為8pm。實施例二在本實施例中，N電極7的每一惻邊與其相鄰的N型氮化鎵2的側邊之間的距離D為30pm,其余操作與實施例一相同。實施例三在本實施例中，N電極7的每一側邊與其相鄰的N型氮化鎵2的側邊之間的距離D為15)im，其余操作與實施例一相同。如圖7、8所示，由本發(fā)明上述方法制作的氮化鎵基發(fā)光二極管芯片，從下往上依次包括藍寶石襯底1、N型氮化鎵2、有源區(qū)3、P型氮化鎵4、透明導電層5,形成在透明導電層5上的P電極6，及形成在N型氮化鎵2外露的表面上的N電極7，其中，P型氮化鎵4的邊緣區(qū)域未被透明導電層5覆蓋，該區(qū)域作為切割道。其中，P電極6形成在透明導電層5的邊緣，N電極7形成在露出的N型氮化鎵2的中心區(qū)域。為了便于對比本發(fā)明所述的與現(xiàn)有技術所制作的氮化鎵基發(fā)光二極管芯片的發(fā)光效率，將氮化鎵基發(fā)光二極管外延片分成相同的兩半，一半用本發(fā)明實施例三所述的方法制作，另一半用現(xiàn)有技術制作，均制作成相同尺寸的氮化鎵基發(fā)光二極管芯片。表1為由實施例三制作的各氮化鎵基發(fā)光二極管芯片裸晶測試的電性參數(shù)，表2為表1中各電性參數(shù)的平均值與現(xiàn)有技術制作的氮化鎵基發(fā)光二極管芯片棵晶測試的電性參數(shù)平均值的對比。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表2由表1、表2的光強數(shù)據(jù)可知，本發(fā)明制作的氮化鎵基發(fā)光二極管芯片的光強Iv比現(xiàn)有技術制作的氮化鎵基發(fā)光二極管芯片的光強Iv約高6.42%。圖9為本發(fā)明實施例三與現(xiàn)有技術分別制作的氮化鎵基發(fā)光二極管芯片封裝后的封裝倍率對比圖。封裝倍率是指發(fā)光二極管芯片封裝后測得的所有方向上的光強與棵晶測得的軸向光的光強的比率。選取不同光強等級的氮化鎵基發(fā)光二極管芯片封裝成氮化鎵基發(fā)光二極管后，比較本發(fā)明與現(xiàn)有技術的氮化鎵基發(fā)光二極管芯片的封裝倍率，由圖7可知，在240-250mcd、260-270mcd、270-280mcd、280-290mcd這四個光強等級上，本發(fā)明氮化鎵基發(fā)光二極管芯片的封裝倍率分別為9.09、8.74、8.84、8.75，而現(xiàn)有技術的氮化鎵基發(fā)光二極管芯片的封裝倍率分別為7.66、7.75、7.88、7.92,由以上數(shù)據(jù)的比較可知，本發(fā)明氣化鎵基發(fā)光二極管芯片的封裝倍率比現(xiàn)有技術提高了10%以上。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。權利要求1、一種氮化鎵基發(fā)光二極管芯片，從下往上依次包括藍寶石襯底、N型氮化鎵、有源區(qū)、P型氮化鎵、透明導電層，形成在透明導電層上的P電極，及形成在N型氮化鎵外露的表面上的N電極，其特征在于，所述P型氮化鎵的邊緣區(qū)域未被透明導電層覆蓋，該未被透明導電層覆蓋的邊緣區(qū)域為切割道。2、根據(jù)權利要求l所述的氮化鎵基發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述P電極形成在所述透明導電層的邊緣。3、根據(jù)權利要求1或2所述的氮化鎵基發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述N電極形成在所述露出的N型氮化鎵的中心區(qū)域。4、根據(jù)權利要求3所述的氮化鎵基發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述N電極的每一側邊與其相鄰的N型氮化鎵的側邊之間的距離為8~30|im。5、一種氮化鎵基發(fā)光二極管芯片的制作方法，其特征在于，該方法依次包括以下步驟a)提供氮化鎵基發(fā)光二極管外延片，所述外延片的結構從下往上依次為藍寶石襯底、N型氮化鎵、有源區(qū)、及P型氣化鎵，在所述外延片的P型氮化鎵的表面定位出需蝕刻的區(qū)域，并且也規(guī)劃出多個一體未分離的預制作芯片的晶粒；b)從每個晶粒的P型氮化鎵表面往下蝕刻步驟a)中所述的需蝕刻的區(qū)域，直至露出N型氮化鎵；c)在每個晶粒未被蝕刻的P型氮化鎵的表面制作透明導電層，所述透明導電層的表面積比P型氮化鎵的表面積小，以露出P型氮化鎵的邊緣區(qū)域作為切割道；d)在每個晶粒的所述透明導電層上制作P電極，并在每個晶粒的所述露出的N型氮化鎵上制作N電極，以形成發(fā)光二極管芯片；e)以未分離的芯片間的P型氮化鎵的邊緣區(qū)域為切割道將外延片切割成多個芯片，每個芯片包含有一對P電極和N電極。6、根據(jù)權利要求5所述的氮化鎵基發(fā)光二極管芯片的制作方法，其特征在于，在步驟a)之前，對所述氮化鎵基發(fā)光二極管外延片進行表面處理。7、根據(jù)權利要求5所述的氮化鎵基發(fā)光二極管芯片的制作方法，其特征在于，步驟a)中，定位出需蝕刻的區(qū)域的具體操作為在P型氣化鎵的表面生長保護掩膜層，在所述保護掩膜層的表面涂布光刻膠，接著對所述光刻膠進行曝光，然后顯影去除被曝光部分的光刻膠，從而露出其下方的保護掩膜，所述裸露的保護掩膜即為晶粒需蝕刻的區(qū)域，最后濕蝕刻去除每個晶粒上裸露的保護掩膜。8、根據(jù)權利要求5所述的氮化鎵基發(fā)光二極管芯片的制作方法，其特征在于，步驟d)中，所述P電極形成在透明導電層的邊緣。9、根據(jù)權利要求5至8中任一項所述的氮化鎵基發(fā)光二極管芯片的制作方法，其特征在于，步驟d)中，所述N電極制作在所述露出的N型氮化鎵的中心區(qū)域。10、根據(jù)權利要求9所述的氮化鎵基發(fā)光二極管芯片的制作方法，其特征在于，所述N電極每一側邊與其相鄰的N型氮化鎵的側邊之間的距離為8~30,。全文摘要本發(fā)明公開一種氮化鎵基發(fā)光二極管芯片，從下往上依次包括藍寶石襯底、N型氮化鎵、有源區(qū)、P型氮化鎵、透明導電層，形成在透明導電層上的P電極，及形成在N型氮化鎵外露的表面上的N電極，其中，所述P型氮化鎵的邊緣區(qū)域未被透明導電層覆蓋，該未被透明導電層覆蓋的邊緣區(qū)域為切割道。本發(fā)明還公開一種氮化鎵基發(fā)光二極管芯片的制作方法，包括以下步驟在外延片的P型氮化鎵的表面定位出需蝕刻的區(qū)域；蝕刻該區(qū)域，直至露出N型氮化鎵；在P型氮化鎵的表面制作透明導電層，但露出P型氮化鎵的邊緣區(qū)域作為切割道；在透明導電層上制作P電極，并在露出的N型氮化鎵上制作N電極，以形成發(fā)光二極管芯片；將外延片切割成多個芯片。文檔編號H01L21/70GK101604715SQ200810111589公開日2009年12月16日申請日期2008年6月10日優(yōu)先權日2008年6月10日發(fā)明者王孟源,陳國聰申請人:普光科技(廣州)有限公司