專利名稱：氮化鎵基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管橋聯(lián)電極制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種氮化鎵基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管橋聯(lián)電 極制備方法。
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)均沒有擺 脫藍(lán)寶石襯底對器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的束縛。2004年開始，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)光二極管橋聯(lián)電極制備方法， 該方法是通過將N電極的焊盤制作于芯片臺面之外，大大減小了 N電極的遮光面積，從而提 高了 LED的發(fā)光效率。本發(fā)明提供一種氮化鎵基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管芯片橋聯(lián)電極制備方法，包括步驟1 取一具有藍(lán)寶石襯底的氮化鎵LED外延片，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，形成第一臺面；步驟2 在第一臺面上的外延層的四周制作側(cè)壁絕緣薄膜，該側(cè)壁絕緣薄膜并覆 蓋外延層上表面的四周；步驟3 在外延層及側(cè)壁絕緣薄膜的上面制作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，形成第二臺面；步驟6 在第二臺面上制作絕緣薄膜，該絕緣薄膜覆蓋外延層的四周及其側(cè)壁絕 緣薄膜的上表面；步驟7 在第二臺面的外延層的部分表面及部分絕緣薄膜的上表面，制作N電極， 該N電極的焊盤在外延層以外的區(qū)域，完成發(fā)光二極管芯片橋聯(lián)電極的制備。其中的P電極的材料是鎳、銀、鉬、鈀、金或ITO或及其組合。其中的轉(zhuǎn)移襯底的材料是銅、銅_鎢合金、鎳或硅，該轉(zhuǎn)移襯底的厚度為SOum至 IOOOum0其中側(cè)壁絕緣薄膜的材料為氧化硅或氮化硅或絕緣的聚合物。
其中絕緣薄膜的材料為氧化硅或氮化硅或絕緣的聚合物。其中N電極的材料為Ti、Al、Cr、ΙΤ0, Pd或Au或及其組合，該N電極的圖形面積 占芯片臺面總面積的至30%。其中N電極的焊盤是N電極的一部分，形狀為圓形或方形，該N電極的焊盤的面積 為0. 005至0. 02mm2，用于通過金絲焊接來連接芯片與外電路。


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)說明如后，其中圖1是本發(fā)明的藍(lán)寶石襯底上的芯片臺面示意圖。圖2是本發(fā)明的芯片臺面在制作完P(guān)電極和轉(zhuǎn)移襯底后的示意圖。圖3是做完激光剝離、絕緣薄膜后的芯片截面示意圖。圖4是做完激光剝離、絕緣薄膜后的芯片上表面示意圖。圖5是制作N電極后的芯片截面示意圖。圖6是制作N電極后的芯片俯視示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明關(guān)鍵在于將N電極的焊盤制作在芯片臺面之外。先在臺面之外的區(qū)域沉積 絕緣薄膜，這樣絕緣薄膜之上N電極焊盤就不會與P電極之間發(fā)生短路。焊盤不再遮擋從 芯片內(nèi)發(fā)出的光，從而提高了 LED的發(fā)光效率。請參閱圖1至圖6所示，本發(fā)明提供一種氮化鎵基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管芯片橋聯(lián) 電極制備方法，包括步驟1 取一具有藍(lán)寶石襯底10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20的四周刻蝕，形成第一臺面101 (圖1中)，第一臺面 101可以是任意大小，任意形狀；步驟2 通過介質(zhì)膜沉積、光刻和腐蝕工藝，在第一臺面101上的外延層20的四周 制作側(cè)壁絕緣薄膜30，該側(cè)壁絕緣薄膜30并覆蓋外延層20上表面的四周；該側(cè)壁絕緣薄 膜30包括氧化硅，氮化硅等介質(zhì)膜以及絕緣的聚合物等材料；步驟3 通過薄膜沉積技術(shù)，在外延層20及側(cè)壁絕緣薄膜30的上面制作P電極40 ； 該P(yáng)電極40是沉積在P型氮化鎵表面的薄膜材料電極，該P(yáng)電極40是鎳、銀、鉬、鈀、金或 ITO等材料或及其組合；步驟4 然后用鍵合或電鍍的方式，在P電極40的上表面制作轉(zhuǎn)移襯底50 (圖2 中)，該轉(zhuǎn)移襯底50的厚度在80um到IOOOum之間，其中的轉(zhuǎn)移襯底50是銅、銅-鎢合金、 鎳或硅等材料組成的新襯底；步驟5 采用激光剝離去除外延片100中的藍(lán)寶石襯底10，形成第二臺面501 ；所 述的激光剝離技術(shù)是指利用248nm、355nm等波長的激光能穿過藍(lán)寶石襯底10到達(dá)氮化鎵 材料而被吸收生熱的原理來分離藍(lán)寶石襯底10與氮化鎵的技術(shù)；步驟6 通過介質(zhì)膜沉積、光刻和腐蝕工藝，在第二臺面501上制作絕緣薄膜 60 (圖3、圖4中)，該絕緣薄膜60覆蓋外延層20的四周及其側(cè)壁絕緣薄膜30的上表面；所述的絕緣薄膜60包括氧化硅，氮化硅等介質(zhì)膜以及絕緣的聚合物等材料；步驟7 通過光刻工藝、金屬薄膜沉積技術(shù)和金屬剝離工藝，在第二臺面501的外 延層20的部分表面及部分絕緣薄膜60的上表面，制作N電極70 (圖5、圖6中)，該N電極 70的焊盤71在外延層20以外的區(qū)域，所述的N電極70是沉積在N型摻雜的氮化鎵上的電 極，該N電極70包括Ti、Al、Cr、ΙΤ0, Pd或Au等材料中的幾種材料構(gòu)成的電極，該N電極 70的圖形面積占芯片臺面總面積的至30%，完成發(fā)光二極管芯片橋聯(lián)電極的制備。實(shí)施例請參閱圖1及圖6所示，本發(fā)明種氮化鎵基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管橋聯(lián)電極制備方 法，包括如下步驟步驟1 取一具有藍(lán)寶石襯底10的氮化鎵LED外延片100，通過光刻工藝和ICP刻 蝕工藝將該具有藍(lán)寶石襯底10的氮化鎵LED外延片100上的外延層20的四周刻蝕，形成 1000um*1000um 的第一臺面 101 (圖 1 中)；步驟2 通過PECVD、光刻和腐蝕工藝在第一臺面101上及外延層20的四周制作二 氧化硅側(cè)壁絕緣薄膜30 ；步驟3 通過電子束蒸發(fā)技術(shù)，在外延層20及側(cè)壁絕緣薄膜30的上面制作P電極 40 ；該P(yáng)電極40的材料為Ni/Ag/Ni，厚度為10/3000/500埃；步驟4 用酸性硫酸銅電鍍液在P電極40的上表面電鍍400um厚的金屬銅，該 400um厚的金屬銅就是轉(zhuǎn)移襯底50 (圖2中)；步驟5 采用246nm的1100um*1100um的激光光斑，將外延片100進(jìn)行激光剝離，
去除藍(lán)寶石襯底10，形成第二臺面501 ；步驟6 通過PECVD、光刻和腐蝕工藝在第二臺面501上制作二氧化硅絕緣薄膜 60(圖3、圖4中)，此絕緣薄膜60覆蓋外延層20表面的部分四周及側(cè)壁絕緣薄膜30的上 表面；步驟7 通過光刻工藝、電子束蒸發(fā)技術(shù)和金屬剝離工藝在第二臺面501的表面沉 積金屬薄膜Cr/Au，厚度是100/3000埃，制作N電極70 (圖5、圖6中)，該N電極70的焊盤 在外延層20以外的區(qū)域，該N電極70的其余部分在外延層20的表面，其中的N電極70是 沉積在N型摻雜的氮化鎵上的電極，包括Ti、Al、Cr、ΙΤ0, Pd、Au等材料中的幾種材料構(gòu)成 的電極，該N電極70的圖形面積占芯片臺面總面積的至30%。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)光二極管芯片橋聯(lián)電極制備方法，包括步驟1取一具有藍(lán)寶石襯底的氮化鎵LED外延片，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，形成第一臺面；步驟2在第一臺面上的外延層的四周制作側(cè)壁絕緣薄膜，該側(cè)壁絕緣薄膜并覆蓋外延層上表面的四周；步驟3在外延層及側(cè)壁絕緣薄膜的上面制作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，形成第二臺面；步驟6在第二臺面上制作絕緣薄膜，該絕緣薄膜覆蓋外延層的四周及其側(cè)壁絕緣薄膜的上表面；步驟7在第二臺面的外延層的部分表面及部分絕緣薄膜的上表面，制作N電極，該N電極的焊盤在外延層以外的區(qū)域，完成發(fā)光二極管芯片橋聯(lián)電極的制備。
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)光二極管芯片橋聯(lián)電極制備方法，其中 的P電極的材料是鎳、銀、鉬、鈀、金或ITO或及其組合。
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)光二極管芯片橋聯(lián)電極制備方法，其中 的轉(zhuǎn)移襯底的材料是銅、銅_鎢合金、鎳或硅，該轉(zhuǎn)移襯底的厚度為80um至lOOOum。
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)光二極管芯片橋聯(lián)電極制備方法，其中 側(cè)壁絕緣薄膜的材料為氧化硅或氮化硅或絕緣的聚合物。
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)光二極管芯片橋聯(lián)電極制備方法，其中 絕緣薄膜的材料為氧化硅或氮化硅或絕緣的聚合物。
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)光二極管芯片橋聯(lián)電極制備方法，其中 N電極的材料為Ti、Al、Cr、IT0、Pd或Au或及其組合，該N電極的圖形面積占芯片臺面總面 積的至30%。
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)光二極管芯片橋聯(lián)電極制備方法，其中 N電極的焊盤是N電極的一部分，形狀為圓形或方形，該N電極的焊盤的面積為0. 005至 0. 02mm2，用于通過金絲焊接來連接芯片與外電路。
全文摘要
一種氮化鎵基垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管芯片橋聯(lián)電極制備方法，包括取一具有藍(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，形成第一臺面；在第一臺面上的外延層的四周制作側(cè)壁絕緣薄膜，該側(cè)壁絕緣薄膜并覆蓋外延層上表面的四周；在外延層及側(cè)壁絕緣薄膜的上面制作P電極；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；采用激光剝離去除外延片中的藍(lán)寶石襯底，形成第二臺面；在第二臺面上制作絕緣薄膜，該絕緣薄膜覆蓋外延層的四周及其側(cè)壁絕緣薄膜的上表面；在第二臺面的外延層的部分表面及部分絕緣薄膜的上表面，制作N電極，該N電極的焊盤在外延層以外的區(qū)域，完成發(fā)光二極管芯片橋聯(lián)電極的制備。
文檔編號H01L33/36GK101937956SQ20101025150
公開日2011年1月5日 申請日期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, 王國宏, 王莉, 郭恩卿 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所