本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管芯片及其制造方法，屬于光電子制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

LED作為一種全新的照明技術(shù)，它是利用半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料、直接將電能轉(zhuǎn)換為光能。半導(dǎo)體LED及其應(yīng)用以其發(fā)光效率高、耗電量少、使用壽命長、安全可靠性強(qiáng)、環(huán)保衛(wèi)生等優(yōu)越性，被認(rèn)為是2l世紀(jì)最具發(fā)展前景的高技術(shù)領(lǐng)域之一。近年來，我國 LED 產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，在國家政策的支持和下游應(yīng)用需求的帶動(dòng)下，形成了較為完整的 LED 產(chǎn)業(yè)鏈，我國LED產(chǎn)業(yè)主要聚集在長三角、珠三角、閩三角等地區(qū)，有一定的產(chǎn)業(yè)集群效應(yīng)，當(dāng)前價(jià)格依然是制約LED照明普及的最大障礙。由于國家對LED產(chǎn)業(yè)的扶持，加上業(yè)界對LED行業(yè)的一致看好，使得大批LED中下游企業(yè)相繼涌現(xiàn)，這導(dǎo)致LED市場競爭越來越激烈，激烈的市場競爭促使新一輪的價(jià)格下降，而如何能在瘋狂的價(jià)格戰(zhàn)上站穩(wěn)腳跟，降低成本是其中的重要因素。具備成本優(yōu)勢的企業(yè)將具備優(yōu)秀的存活能力和充足的競爭能力，從而長期受益于行業(yè)發(fā)展。目前LED的芯片占成本的40%左右，降低成本可從以下幾個(gè)方面入手，首先是規(guī)模化生產(chǎn)及提高成品率，其次就是通過技術(shù)創(chuàng)新降低成本。

傳統(tǒng)的紅黃光四元發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)及芯片制程如圖1所示，包括上電極(1)、窗口層GaP (2)、上限制層(3)、有源層(4)、下限制(5)、布拉格反射鏡(6)、緩沖層(7)、襯底(8)、下電極(9)。這種結(jié)構(gòu)的LED存在的主要問題：p面歐姆接觸層通常采用AuBe或AuZn合金，n面歐姆接觸電極采用AuGe或AuGeNi合金，p面焊線電極通常用≥2um厚的Au電極。此制程的最大特點(diǎn)在于絕大部分金屬采用黃金，芯片制程中的黃金消耗量大一直是成本降不下來的主要原因。

在專利CN101030615A中提到了一種采用C元素進(jìn)行摻雜的GaP電流擴(kuò)展層，且摻雜濃度高于1x10¹⁸cm^-3。但在芯片制程中仍然使用AuBe/Au與Ti/Au作為p面歐姆接觸電極與焊線電極，不僅芯片成本高居不下，且上電極也會(huì)對有源區(qū)產(chǎn)生的光起到阻擋的作用，吸收和被阻擋的光最終都以熱的形式存在在芯片內(nèi)部，嚴(yán)重影響了LED的性能。

在專利CN201060868Y提到了通過在LED外延片的最上層半導(dǎo)體材料表面上依次生長光學(xué)厚度為1/2波長整數(shù)倍的ITO透明導(dǎo)電膜和光學(xué)厚度為1/4波長奇數(shù)倍的Si_xN_y介質(zhì)膜，且Si_xN_y介質(zhì)膜的折射率為LED外延片最上層半導(dǎo)體材料的折射率的開方，組成的復(fù)合增透膜結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)只是單純通過降低界面的反射率來提高外量子效率，并沒有有效利用ITO的導(dǎo)電特性與GaP窗口層形成歐姆接觸，使制作工藝復(fù)雜化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對以上問題，本專利提供一種四元AlGaInP發(fā)光二極管芯片的制造方法，此方法至少可減少芯片制程黃金消耗90%，可有效地大幅降低成本。

一種四元AlGaInP發(fā)光二極管芯片，結(jié)構(gòu)如圖2所示，其組成部分從上至下包括：p面焊線電極(1)，p面歐姆接觸層(11)，表面C元素重?fù)诫sGaP層(10)，窗口層(2)，p型限制層(3)，有源層(4)，n型限制層(5)，分布布拉格反射鏡DBR (6)，緩沖層(7)，GaAs基板(8)，n型歐姆接觸電極(9)。

所述p面焊線電極，采用純Al或以金屬Al為主的表面包金電極，包括Al、Ni、Pt、Ti、Cr、Au中的2 - 4種。

所述p面歐姆接觸層，采用透明導(dǎo)電膜ITO，且ITO膜厚度在800-2800A之間。

所述n型歐姆接觸電極，采用含金屬Ge的非金材料，包括Ni、Ge、Ti、Al、Ag、Mo、Au中的2 - 3種。

一種四元AlGaInP發(fā)光二極管芯片的制造方法，包括以下步驟：

a)提供一基板；

b)在基板上依次形成緩沖層、分布布拉格反射鏡DBR、n型限制層、有源層、p型限制層和GaP窗口層和表面C元素重?fù)诫sGaP層；

c)在表面C元素重?fù)诫sGaP層上用電子束蒸發(fā)一層高透過率導(dǎo)電膜ITO，且ITO膜厚度在800-2800A之間，形成p面歐姆接觸層；

d)將基板減??；在減薄后的基板背面蒸發(fā)含金屬Ge的非金材料形成n型歐姆接觸電極；

e)進(jìn)行p、n面高溫退火處理；

f)在p面做負(fù)性光刻膠光刻，顯影后蒸發(fā)純Al或包金材料，剝離后形成p面焊線電極；

g)將基板進(jìn)行半切，切割深度大于外延層即可；

h)進(jìn)行測試，全切。

本發(fā)明的特點(diǎn)在于：

采用透明導(dǎo)電膜ITO代替Au/AuBe/Au與表面C元素重?fù)诫sGaP層，形成良好的p型歐姆接觸，同時(shí)嚴(yán)格控制ITO膜的厚度，使之實(shí)現(xiàn)好的電流擴(kuò)展的同時(shí)，將界面反射率降到最低來形成增透作用，提高了外量子效率，使芯片裸芯亮度提高10-20%。p面焊線電極采用以金屬Al為主的純Al或表面包金電極，同時(shí)芯片n面采用含金屬Ge的非金材料代替Au/AuGe/Au。此四元二極管制作方法至少減少芯片制程黃金消耗90%，可有效地大幅降低成本。

附圖說明

圖1：傳統(tǒng)的發(fā)光二極管側(cè)視圖

圖2：依據(jù)本專利制作的發(fā)光二極管側(cè)視圖

圖3：依據(jù)本專利制作的發(fā)光二極管側(cè)視圖

圖4：依據(jù)本專利制作的發(fā)光二極管側(cè)視圖

其中，1： p面焊線電極； 11： p面歐姆接觸層ITO；

12：表面粗化層； 10：表面C元素重?fù)诫sGaP層；2：窗口層；3： p型限制層； 4：有源層； 5： n型限制層； 6：分布布拉格反射鏡DBR； 7：緩沖層； 8：GaAs基板； 9：n型歐姆接觸電極。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本專利實(shí)施例給予說明。

實(shí)施例1：

如圖2所示，為依照本發(fā)明實(shí)施的一種半導(dǎo)體發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，該器件由上至下由以下各部分組成：p面焊線電極(1)，p型歐姆接觸層(11)，表面C元素重?fù)诫sGaP層(10)，窗口層(2)，p型限制層(3)，有源層(4)，n型限制層(5)，分布布拉格反射鏡DBR (6)，緩沖層(7)，GaAs基板(8)，n型歐姆接觸電極(9)。

a)提供一GaAs基板；

b)在基板上依次形成緩沖層、分布式DBR層、n型限制層、有源層、p型限制層、GaP窗口層和表面C元素重?fù)诫sGaP層，且表層C摻雜濃度高于1x10¹⁹ cm^-3；

c)用電子束蒸發(fā)一層透明導(dǎo)電膜ITO，ITO膜厚度在800-2800A之間，形成p型歐姆接觸層；

d)將基板減薄至180-210um，在減薄后的基板背面蒸發(fā)含金屬Ge的非金材料形成n型接觸電極；

e)進(jìn)行p、n面高溫退火處理；

f)在p面ITO膜上做負(fù)性光刻膠光刻，顯影后蒸發(fā)純Al或包金材料，剝離后形成p面焊線電極；

g)將基板進(jìn)行半切，切割深度大于外延層即可；

h)進(jìn)行測試，全切后入庫。

實(shí)施例2：

如圖3所示，為依照本發(fā)明實(shí)施的一種半導(dǎo)體發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，該器件由上至下由以下各部分組成：p面焊線電極(1)，p面歐姆接觸層(11)，表面粗化層(12)，表面C元素重?fù)诫sGaP層(10)，窗口層(2)，p型限制層(3)，有源層(4)，n型限制層(5)，分布布拉格反射鏡DBR(6)，緩沖層(7)，GaAs基板(8)，n型歐姆接觸電極(9)。

a)提供一GaAs基板；

b)在基板上依次形成緩沖層、分布式DBR層、n型限制層、有源層、p型限制層和GaP窗口層和表面C元素重?fù)诫sGaP層，且表層C摻雜濃度高于1x10¹⁹ cm^-3；

c)在表面C元素重?fù)诫sGaP層上進(jìn)行表面粗化；粗化液包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、磷酸銨、過氧化氫、次氯酸鈉中的1-5種；

d)用電子束蒸發(fā)一層透明導(dǎo)電膜ITO，ITO膜厚度在800-2800A之間，形成p型歐姆接觸層；

e)將基板減薄至180-210um，在減薄后的基板背面蒸發(fā)含金屬Ge的非金材料形成n型接觸電極；

f)進(jìn)行p、n面高溫退火處理；

g)在p面ITO膜上做負(fù)性光刻膠光刻，顯影后蒸發(fā)純鋁或包金材料，剝離后形成p面焊線電極；

h)將基板進(jìn)行半切，切割深度大于外延層即可；

i)進(jìn)行測試，全切后入庫。

實(shí)施例3：

如圖4所示，為依照本發(fā)明實(shí)施的一種半導(dǎo)體發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，該器件由上至下由以下各部分組成：p面焊線電極(1)，p面歐姆接觸層(11)，表面粗化層(12)，表面C元素重?fù)诫sGaP層(10)，窗口層(2)，p型限制層(3)，有源層(4)，n型限制層(5)，分布布拉格反射鏡DBR(6)，緩沖層(7)，GaAs基板(8)，n型歐姆接觸電極(9)。

a)提供一GaAs基板；

b)在基板上依次形成緩沖層、分布式DBR層、n型限制層、有源層、p型限制層和GaP窗口層和表面C元素重?fù)诫sGaP層，且表層C摻雜濃度高于1x10¹⁹ cm^-3；

c)在GaP表面重?fù)诫s層上進(jìn)行表面粗化；粗化液包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、磷酸銨、過氧化氫、次氯酸鈉中的1-5種；

d)用電子束蒸發(fā)一層透明導(dǎo)電膜ITO，ITO膜厚度在800-2800A之間，形成p型歐姆接觸層；

e)在ITO膜上做負(fù)性光刻膠光刻，顯影后將p電極處裸露的ITO層腐蝕掉；

f)將基板減薄至180-210um，在減薄后的基板背面蒸發(fā)含金屬Ge的非金材料形成n型接觸電極；

g)進(jìn)行p、n面高溫退火處理；

h)在p面ITO膜上做負(fù)性光刻膠光刻，顯影后蒸發(fā)純鋁或包金材料，剝離后形成p面焊線電極；

i)將基板進(jìn)行半切，切割深度大于外延層即可；

進(jìn)行測試，全切后入庫。