專利名稱：氮化鎵基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管電極結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是指氮化鎵基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管電極結(jié)構(gòu)的 制作方法。
背景技術(shù)：
GaN基LED的器件結(jié)構(gòu)，主要經(jīng)歷了正裝結(jié)構(gòu)、倒裝結(jié)構(gòu)，以及目前廣為國(guó)際上重 視的垂直結(jié)構(gòu)三個(gè)主要階段。本質(zhì)上講，前兩種器件結(jié)構(gòu)——倒裝結(jié)構(gòu)、正裝結(jié)構(gòu)均沒(méi)有擺 脫藍(lán)寶石襯底對(duì)器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的束縛。2004年開(kāi)始，垂直結(jié)構(gòu)得到了人們的廣泛關(guān)注，垂直 結(jié)構(gòu)通過(guò)熱壓鍵合、激光剝離(LLO)等工藝，將GaN外延結(jié)構(gòu)從藍(lán)寶石轉(zhuǎn)移到Cu、Si等具有 良好電、熱傳導(dǎo)特性的襯底材料上，器件電極上下垂直分布，從而徹底解決了正裝、倒裝結(jié) 構(gòu)GaN基LED器件中因?yàn)殡姌O平面分布、電流側(cè)向注入導(dǎo)致的諸如散熱，電流分布不均勻、 可靠性等一系列問(wèn)題。因此，垂直結(jié)構(gòu)也被稱為是繼正裝、倒裝之后的第三代GaN基LED器 件結(jié)構(gòu)，很有可能取代現(xiàn)有的器件結(jié)構(gòu)而成為GaN基LED技術(shù)主流。垂直結(jié)構(gòu)LED的發(fā)光效率是最重要的一個(gè)技術(shù)指標(biāo)，進(jìn)一步提高其發(fā)光效率是 LED走向通用照明領(lǐng)域的必經(jīng)之路，也是目前面臨的一個(gè)最大的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種氮化鎵基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管電極結(jié)構(gòu)制作的方 法。即在P型氮化鎵芯片臺(tái)面上特定區(qū)域加入絕緣薄膜阻擋電流的注入，該區(qū)域正好與N電 極圖形重合。在同樣的注入電流下該設(shè)計(jì)能加強(qiáng)N電極周圍區(qū)域的電流注入，降低了 N電 極下方無(wú)用的電注入發(fā)光，從而提高了發(fā)光效率。本發(fā)明提供一種氮化鎵基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管電極結(jié)構(gòu)的制作方法，包括如下步 驟步驟1 取一具有藍(lán)寶石襯底的氮化鎵LED外延片，將該具有藍(lán)寶石襯底的氮化鎵 LED外延片上的外延層的四周刻蝕，形成臺(tái)面，該臺(tái)面是LED的發(fā)光區(qū)域；步驟2 在臺(tái)面上的外延層的四周制作側(cè)壁絕緣薄膜，在外延層的部分上表面區(qū) 域制作電極絕緣薄膜；步驟3 在臺(tái)面的整個(gè)上表面制作P電極，該P(yáng)電極覆蓋電極絕緣薄膜、側(cè)壁絕緣 薄膜和外延層的上表面；步驟4 然后用鍵合或電鍍的方式，在P電極的上表面制作轉(zhuǎn)移襯底；步驟5 采用激光剝離去除外延片的藍(lán)寶石襯底；步驟6 在去除襯底后的外延層的部分表面區(qū)域制作N電極，該部分表面區(qū)域是電 極絕緣薄膜的正上方，完成氮化鎵基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管芯片隔離的制作。其中P電極的材料是鎳、銀、鉬、鈀、金或ΙΤ0，或鎳、銀、鉬、鈀、金、ITO中的幾種材 料的組合。其中轉(zhuǎn)移襯底的材料為銅、銅_鎢合金、鎳或硅。
其中絕緣薄膜和絕緣薄膜的材料是氧化硅、氮化硅、氧化鋁或絕緣的聚合物。其中N 電極的材料是 Ti、Al、Cr、ΙΤ0、Pd 或 Au，或 Ti、Al、Cr、ΙΤ0、Pd、Au 中的幾 種材料的組合。其中N電極的圖形與絕緣薄膜的圖形相同或相近，并且能上下相套。其中N電極的圖形面積占臺(tái)面總面積的至30%。


為使審查員能進(jìn)一步了解本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、特征及其目的，以下結(jié)合附圖及較佳具 體實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明如后，其中圖1是本發(fā)明的藍(lán)寶石襯底上的芯片臺(tái)面示意圖。圖2為本發(fā)明的芯片臺(tái)面在制作完絕緣薄膜圖形后的示意圖。圖3是本發(fā)明的芯片臺(tái)面在制作完P(guān)電極和轉(zhuǎn)移襯底后的示意圖。圖4是本發(fā)明的芯片臺(tái)面在進(jìn)行激光剝離去藍(lán)寶石襯底后的示意圖。圖5是本發(fā)明的芯片臺(tái)面在制作完N電極后的示意圖。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖1-圖5所示，本發(fā)明提供一種氮化鎵基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管電極結(jié)構(gòu)的 制作方法。，包括如下步驟步驟1 取一具有藍(lán)寶石襯底的氮化鎵LED外延片100 (圖1中)，利用光刻和刻蝕 技術(shù)，將該具有藍(lán)寶石襯底的氮化鎵LED外延片100上的外延層40的四周刻蝕，形成臺(tái)面 501 (圖1中)，該臺(tái)面501是LED的發(fā)光區(qū)域，刻蝕的方法包括ICP刻蝕、RIE刻蝕和激光 劃刻；步驟2 在臺(tái)面501上的外延層40的四周制作絕緣薄膜20，在外延層40的部分上 表面區(qū)域制作絕緣薄膜10(圖2中)，絕緣薄膜20和絕緣薄膜10的材料是氧化硅、氮化硅 介質(zhì)膜、氧化鋁或絕緣的聚合物；步驟3 在臺(tái)面501的整個(gè)上表面制作P電極30，該P(yáng)電極30覆蓋絕緣薄膜10、 絕緣薄膜20和外延層40的上表面，該P(yáng)電極30的材料是鎳、銀、鉬、鈀、金或ΙΤ0，或鎳、銀、 鉬、鈀、金、ITO中的幾種材料的組合；步驟4 然后用鍵合或電鍍的方式，在P電極30的上表面制作轉(zhuǎn)移襯底60，該轉(zhuǎn)移 襯底60的材料為銅、銅-鎢合金、鎳或硅，轉(zhuǎn)移襯底60的厚度在80um至IOOOum之間；步驟5 采用激光剝離去除外延片100的藍(lán)寶石襯底50，該激光的能量密度要足以 使藍(lán)寶石襯底50完全脫離外延層40 ；步驟6 在去除襯底50后的外延層40的部分表面區(qū)域制作N電極70，該部分表面 區(qū)域是絕緣薄膜10的正上方，該N電極70的材料是Ti、Al、Cr、ΙΤ0, Pd或Au，或Ti、Al、 Cr、ΙΤ0, Pd、Au中的幾種材料的組合，該N電極70的圖形與在臺(tái)面501內(nèi)的絕緣薄膜10 的圖形相同或相近，并且能上下相套。該N電極70的圖形面積占臺(tái)面501總面積的至 30 %，完成氮化鎵基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管芯片隔離的制作。本發(fā)明關(guān)鍵在于使N電極的圖形與臺(tái)面內(nèi)外延層上的絕緣薄膜圖形重合。通過(guò)精 確的光刻對(duì)準(zhǔn)工藝實(shí)現(xiàn)N電極圖形與絕緣薄膜圖形重合，使更多的電流注入能出光的區(qū)域
4來(lái)提高芯片的發(fā)光效率。請(qǐng)參閱圖1及圖2所示，本發(fā)明提供一種氮化鎵基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管電極新結(jié) 構(gòu)的制作方法，包括步驟1 取一具有藍(lán)寶石襯底的氮化鎵LED外延片100，將該具有藍(lán)寶石襯底的氮 化鎵LED外延片100上的外延層40的四周刻蝕，形成臺(tái)面501，該臺(tái)面501是LED的發(fā)光區(qū) 域；步驟2 在臺(tái)面501上的外延層40的四周制作絕緣薄膜20，在外延層40的部分上 表面區(qū)域制作絕緣薄膜10 ；步驟3 在臺(tái)面501的整個(gè)上表面制作P電極30，該P(yáng)電極30覆蓋絕緣薄膜10、 絕緣薄膜20和外延層40的上表面；步驟4 然后用鍵合或電鍍的方式，在P電極30的上表面制作轉(zhuǎn)移襯底60 ；步驟5 采用激光剝離去除外延片100的藍(lán)寶石襯底50 ；步驟6 在去除襯底50后的外延層40的部分表面區(qū)域制作N電極70，該部分表面 區(qū)域是絕緣薄膜10的正上方，完成氮化鎵基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管芯片隔離的制作。用此方法設(shè)計(jì)制作的電極能提高垂直結(jié)構(gòu)氮化鎵LED的發(fā)光效率。實(shí)施例請(qǐng)參閱圖1及圖2所示，本發(fā)明種氮化鎵基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管電極新結(jié)構(gòu)的制 作方法，包括如下步驟步驟1 取一具有藍(lán)寶石襯底的氮化鎵LED外延片100，通過(guò)光刻技術(shù)和ICP刻 蝕技術(shù)將該具有藍(lán)寶石襯底的氮化鎵LED外延片100上的外延層40的四周刻蝕，形成 IOOOum*IOOOum的臺(tái)面501，該臺(tái)面501是LED的發(fā)光區(qū)域；步驟2 利用PECVD技術(shù)在臺(tái)面501上沉積2000埃Si02層，然后通過(guò)光刻和腐蝕 的辦法形成所需要的圖形，這樣就能在外延層40的四周形成絕緣薄膜20，在外延層40的部 分上表面區(qū)域形成絕緣薄膜10 ；步驟3 通過(guò)電子束蒸發(fā)技術(shù)在整個(gè)臺(tái)面501的上表面沉積金屬薄膜Ni/Ag/Ni，其 厚度是10/2000/500埃，該金屬薄膜就是P電極30，該P(yáng)電極30覆蓋絕緣薄膜20與外延層 40的上表面；步驟4 選用酸性硫酸銅電鍍液在P電極30的上表面電鍍金屬銅，鍍層的厚度為 300um，該鍍層就是轉(zhuǎn)移襯底60，至此該結(jié)構(gòu)已經(jīng)具備了藍(lán)寶石襯底50和轉(zhuǎn)移襯底60 ；步驟5 采用激光剝離技術(shù)去除外延片100的藍(lán)寶石襯底50，其中激光束為能量密 度是800mj/cm2，大小為1100*1 IOOum的激光光斑，該能量密度要能夠使襯底50完全脫離外 延層40，但同時(shí)不能太大以免對(duì)外延層40造成破壞；步驟6 通過(guò)光刻技術(shù)、電子束蒸發(fā)技術(shù)和金屬剝離技術(shù)在去除襯底50后的外延 層40的表面沉積金屬薄膜Cr/Au，其厚度是100/3000埃，該金屬薄膜就是N電極70，該N 電極70位于絕緣薄膜10的正上方，該N電極70的圖形與絕緣薄膜10的圖形相同或相近， 并且能上下相套，完成氮化鎵基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管芯片隔離的制作。以上所述，僅為本發(fā)明中的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任 何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在 本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種氮化鎵基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管電極結(jié)構(gòu)的制作方法，包括如下步驟步驟1取一具有藍(lán)寶石襯底的氮化鎵LED外延片，將該具有藍(lán)寶石襯底的氮化鎵LED外延片上的外延層的四周刻蝕，形成臺(tái)面，該臺(tái)面是LED的發(fā)光區(qū)域；步驟2在臺(tái)面上的外延層的四周制作側(cè)壁絕緣薄膜，在外延層的部分上表面區(qū)域制作電極絕緣薄膜；步驟3在臺(tái)面的整個(gè)上表面制作P電極，該P(yáng)電極覆蓋電極絕緣薄膜、側(cè)壁絕緣薄膜和外延層的上表面；步驟4然后用鍵合或電鍍的方式，在P電極的上表面制作轉(zhuǎn)移襯底；步驟5采用激光剝離去除外延片的藍(lán)寶石襯底；步驟6在去除襯底后的外延層的部分表面區(qū)域制作N電極，該部分表面區(qū)域是電極絕緣薄膜的正上方，完成氮化鎵基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管芯片隔離的制作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化鎵基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管芯片隔離方法，其中P電極的 材料是鎳、銀、鉬、鈀、金或ΙΤ0，或鎳、銀、鉬、鈀、金、ITO中的幾種材料的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化鎵基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管芯片隔離方法，其中轉(zhuǎn)移襯底 的材料為銅、銅_鎢合金、鎳或硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化鎵基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管芯片隔離方法，其中絕緣薄膜 和絕緣薄膜的材料是氧化硅、氮化硅、氧化鋁或絕緣的聚合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化鎵基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管芯片隔離方法，其中N電極的 材料是Ti、Al、Cr、ITO、Pd或Au，或Ti、Al、Cr、ITO、Pd、Au中的幾種材料的組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化鎵基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管芯片隔離方法，其中N電極的 圖形與絕緣薄膜的圖形相同或相近，并且能上下相套。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化鎵基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管芯片隔離方法，其中N電極的 圖形面積占臺(tái)面總面積的至30%。
全文摘要
一種氮化鎵基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管電極結(jié)構(gòu)的制作方法，包括如下步驟步驟1取一具有藍(lán)寶石襯底的氮化鎵LED外延片，將該具有藍(lán)寶石襯底的氮化鎵LED外延片上的外延層的四周刻蝕，形成臺(tái)面，該臺(tái)面是LED的發(fā)光區(qū)域；步驟2在臺(tái)面上及外延層的四周，并覆蓋部分外延層四周的上表面制作絕緣薄膜；步驟3在絕緣薄膜上及覆蓋外延層的上表面制作P電極；步驟4然后用鍵合或電鍍的方式，在P電極的上表面制作轉(zhuǎn)移襯底；步驟5采用激光剝離去除外延片中的藍(lán)寶石襯底；步驟6在去除襯底后的外延層的表面制作N電極，完成氮化鎵基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管電極結(jié)構(gòu)的制作。
文檔編號(hào)H01L33/36GK101937957SQ201010251508
公開(kāi)日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月11日
發(fā)明者伊?xí)匝? 劉志強(qiáng), 汪煉成, 王國(guó)宏, 王莉, 郭恩卿 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所