[发明专利]一种LED芯片的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体LED领域，具体地说，是涉及一种LED芯片的制作方法。

背景技术

相较于内量子效率而言，GaN基LED的外量子效率和光提取效率还有待进一步的技术突破来取得提高。造成GaN基LED外量子效率和光提取效率较低的原因主要包括晶格缺陷对光的吸收、衬底对光的吸收以及光在出射过程中的全反射、材料层中的波导效应等。由于光提取效率和外量子效率在本质上是一致的。影响光子逸出主要有以下原因：光子的全反射，大部分光子在半导体与外部界面上由于全反射而回到半导体内部，全反射光被活性层自身、基板、电极等吸收而无法出射，因此，一般LED芯片的外部取光效率比内量子效率低很多；P型GaN层半透明金属接触电极层对光的吸收，它能吸收约30％的出射光线；N、P电极上键合焊点和引线对出射光线的遮挡；蓝宝石衬底对出射光的吸收。

针对影响外量子效率的因素，目前主要通过下列技术方案来提高GaN基LED的外量子效率，倒装焊技术(flip chip)；生长分布布喇格反射层(DBR)结构和高反射镜面电极；表面粗化技术；衬底剥离技术(Laser lift off)；制作电流阻挡层等技术。以上方案也存在一些不足之处，倒装焊技术和衬底剥离技术难度较高，成本较大；DBR需要大型机台成本较高；目前通过制作电流阻挡层来提高芯片出光效率的方法已经被广泛使用，但是基本上都是通过PECVD沉积SiO2来实现的，该方法在后续PV湿法蚀刻时，酸液会渗透腐蚀电流阻挡层，从而影响电流阻挡层的效果和产品的良率。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种半导体芯片的制作方法，在芯片制作过程中，避免传统电流阻挡层所用材料为SiO2，只需在P型GaN层表面刻蚀掉一薄层便可以起到对电流的阻挡作用，一方面节省材料，另一方面减少钝化层湿法腐蚀中对电流阻挡层的破坏，提高产品良率。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种LED芯片的制作方法，包括步骤：

将衬底表面清洁后沉积20-50nm缓冲层，在所述缓冲层上生长4-6μm的N型GaN层，接着在所述N型GaN层上生长200-300nm的多量子阱层，然后在所述多量子阱层上生长20-100nm的P型GaN层；

在所述P型GaN层上通过光刻制作芯片图形，用干法刻蚀设备ICP刻蚀出L型台阶，刻蚀深度1-2μm，切割道的宽度在10-30μm之间，该L型台阶的侧面从P型GaN层的侧面延伸至所述N型GaN层的侧面，所述L型台阶的水平方向的平面为N型GaN层所在的平面，所述L型台阶的侧面与水平面的夹角在120-150°之间；

在P型GaN层表面涂覆光刻胶厚度2-3μm，经过100-140℃软考1-2min、经过光罩版曝光和显影的步骤露出需要制作电流阻挡层的区域，其他区域全部被保护；

利用ICP在P型GaN层表面进行干法刻蚀，刻蚀区域为所述露出需要制作电流阻挡层的区域，刻蚀所用气体为BCl3与Cl2，其中BCl3占比20-80％，刻蚀速率0.5-1A/s，刻蚀深度

在所述P型GaN层上利用电子束蒸发设备蒸镀透明导电层ITO，透明导电层厚度经过黄光室在ITO表层涂覆光刻胶、光罩曝光、显影后露出多余部分ITO，经过化学腐蚀后将露出部分ITO腐蚀掉，最后去掉光刻胶，露出电流扩展导电层；

在所述电流扩展导电层上涂覆光刻胶，通过光罩版曝光、显影步骤将需要开孔的部位的光刻胶去掉，然后用化学腐蚀溶液将露出部位进行腐蚀，露出圆形小孔，圆形小孔面积为金属焊盘面积的10-90％；

制作金属电极和钝化层，得到晶圆；

晶圆减薄、背镀、切割裂片和晶粒分选得到LED芯片。

优选地，所述电流扩展导电层的材料，进一步为：

在380-550nm可见光范围内的透光率在90％以上；

合金前方块电阻8-10Ω，合金后电阻20-40Ω。

优选地，所述电流扩展导电层的材料，进一步为ITO或ZnO导电材料。

优选地，所述在所述电流扩展导电层上涂覆光刻胶，通过光罩版曝光、显影步骤将需要开孔的部位的光刻胶去掉，然后用化学腐蚀溶液将露出部位进行腐蚀，露出圆形小孔，圆形小孔面积为金属焊盘面积的10％-90％，进一步的，

所述化学腐蚀溶液成分为Fecl3和Hcl的混合液。

优选地，所述衬底为蓝宝石、碳化硅或硅。

与现有技术相比，本发明所述的LED芯片的制作方法，达到了如下效果：