[发明专利]一种小体积高亮度氮化镓发光二极管芯片的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光二极管芯片的制造方法，特别涉及一种小体积高亮度氮化镓发光二极管芯片的制造方法。

背景技术

发光二极管(LED)是一种将电能转化为光能的发光器件，目前，红、橙黄、黄、普绿等发光二极管的制造技术已经成熟，以氮化镓为代表的第三代半导体材料，具有高发光效率、高热导率、耐高温、抗辐射、耐酸碱、高强度和高硬度等特性，是目前最先进的半导体材料。

目前在各种期刊、专利文献中对此方面的技术均有相关报道，例如：中国发明专利公开号为CN1466227A的《一种制作氮化镓发光二极管芯片N电极的方法》；公开号CN1351383A的《氮化镓基蓝光发光二极管芯片的制造方法》；公开号为CN1379489A的《高亮度氮化镓基发光二极管外延片的衬底处理方法》等；均公开了相应的氮化镓基发光二极管芯片的制备相关技术，但上述各文献公开的技术中均未涉及到小体积高亮度芯片即小芯片的制造技术，现有技术制备的芯片体积较大、厚度过大，没有实质性的创新，无法实现小体积芯片，使芯片的应用领域较局限。

发明内容

针对上述不足，本发明提供一种结构独特、体积较小、拥有特殊几何图形N 电极的小体积高亮度芯片的制备技术，以提高芯片地生产效率，降低成本并实现高效率发光的目的。

本发明涉及氮化镓基发光二极管芯片的制备技术，是通过一系列的工艺过程，制造出小体积高亮度氮化镓发光二极管芯片，其芯片面积范围0.15×0.15～0.3 ×0.3mm2；芯片的面积范围也可以选择0.25×0.25～0.3×0.3mm2；厚度为(50～80) ±10μm；P电极(1)为圆形，φ＝60～110mm；N电极(2)为水滴状几何图形，φ＝60～110mm。采取如下步骤来实现：

(1)由蓝宝石做衬底，经MOCVD方法生长N型AlGaN缓冲层，N型GaN层， P型GaN外延层，在P型外延层上生长掺杂锰(Mg)的P+层；

(2)将透明电极材料蒸镀在外延层上，形成透明电极层(3)，再刻蚀P、N电极平台阶，生长钝化层；

(3)依次进行光刻、蒸镀、剥离，制作P电极(1)和N电极(2)；

(4)进行退火处理，形成欧姆接触后，做光电参数中间测试；

(5)通过研磨控制芯片厚度，再进行切割分开后，测试分类；

上述步骤中，N型外延层厚为1～3um，P型外延层厚0.5～2um；Mg+层的厚度为400～600nm，掺杂Mg+用H2作为携带气体，NH3作为生长V型材料，Mg为掺杂源，掺杂温度900℃，时间2分钟。

蒸镀条件为使用电子束蒸发台，在高真空10-5～10-8，蒸发速率15/秒；形成薄的Ni/Au层，可使电流扩展均匀，提供优质的欧姆接触；

刻蚀方法为采用反应离子刻蚀法，以氯气和三氯化硼为主，加氮气组成的混合气体，温度为24℃，气体流量为5～20sccm，功率为75瓦，时间为20～30分钟。在刻蚀的过程中，气体的压力、流量、温度、功率等都是影响刻蚀速度的重要因素。

表面钝化层对于LED的可靠性非常重要，在发光层上生长较薄的一层氧化物，使得发光二极管的寿命可达10万小时以上。钝化层采用硅烷、一氧化氮和氮气制备，气体流量为10～200sccm，温度为200℃，气压为600mTorr。

制作P、N电极采用高真空电子束蒸发台，在P型氮化镓化合物半导体上形成P电极(1)，在N型氮化镓化合物半导体层上形成N电极(2)，依次进行光刻、蒸镀、剥离。即先在晶片上用光学方法刻出窗口图形，然后再在高真空10-5～10-8，蒸镀钛、镍、铝、金，分别形成P电极、N电极，厚度在5000～10000，再做金属剥离，形成P、N一对电极。这样即使得接触电阻小，又能承受足够大的电流，保证了可靠性。

进行退火处理是在450～600℃的温度条件下进行，使形成良好的欧姆接触。

在未分割成小芯片之前，选对其大园片进行光电参数中间测试，测试条件为：电流为20mA；正向电压：3.1～4V；发光强度≥2.0mW；反向电压：-5～-15V。

经过中间测试后，通过研磨的方法将其背面减薄，其厚度控制在80±10μ m；再采用金刚刀将芯片按设计图形切割分开，保证光滑的断面，从而进一步提高发光发射效率。再对小芯片进行最后的测试分类。