本發(fā)明涉及一種LED電極結(jié)構(gòu)的去除方法,尤其涉及一種藍寶石襯底的具有二氧化硅保護層的以鉻鋁金屬為底層的氮化鎵基LED電極結(jié)構(gòu)的去除方法，屬于半導(dǎo)體加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

LED(發(fā)光二極管)是由數(shù)層很薄的攙雜半導(dǎo)體材料制成，其中的一層帶有過量的電子，而另外一層因為沒有電子而形成帶有正電的"空穴"，當(dāng)有電流通過時，電子和空穴相互結(jié)合并釋放出能量，從而輻射出光芒。而且LED是一種節(jié)能環(huán)保型光源，具有發(fā)光效率高、使用壽命長、安全可靠性強、耗電量少等優(yōu)點，也正是因為這些優(yōu)點，使LED在整個照明行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。

藍寶石因為其生產(chǎn)技術(shù)成熟、器件質(zhì)量好、穩(wěn)定性好(能夠運用在高溫生長過程中)、機械強度高、易于處理和清洗等優(yōu)點被大量的作為優(yōu)質(zhì)襯底使用。目前，市面上大多數(shù)廠家選用藍寶石作為襯底材料，一般的GaN基材料及器件的外延層也是選用在藍寶石襯底上進行生長。

使用藍寶石襯底進行LED管芯電極的制作時，因為整個制作工藝的復(fù)雜性、制作工步繁瑣性以及人員操作的不可控性等因素，總會避免不了產(chǎn)生一些wafer參數(shù)差、晶片表面異常、區(qū)域性污染等異常晶片，對于這些晶片，為降低制作成本,一般使用返工處理的方法將表面電極去除掉之后再進行重新制作。目前，電極的前段制作一般包括如下過程：制作ITO圖形----生長二氧化硅保護層----光刻電極圖形----制作金屬電極----測試光電參數(shù)。對于電極的制作，目前大多數(shù)廠家使用金屬鉻作為底層，金屬鋁作為第二層金屬，其它如鈦、金鈹、金、鉑、銀、鎳、鍺等金屬交錯鍍制，從而形成完整的金屬電極。而進行返工處理時，對于金屬電極的每層的漂洗(去除)方法，是整個返工流程中最為復(fù)雜的工步。一般使用分層漂洗進行處理,如漂金層,需要使用專門腐蝕金的腐蝕液(一般使用碘、碘化鉀的混合溶液進行腐蝕)，漂鋁使用鹽酸進行腐蝕，漂鉻層需要專門腐蝕鉻的腐蝕液(一般使用硫酸鈰和硝酸的混合溶液或者硝酸鈰銨與硝酸的混合溶液進行腐蝕)等，整個過程按照金屬層性質(zhì)分步驟分層次進行逐步漂洗，還需要防止溶液的混合失效，每層腐蝕后必須進行的水洗步驟，整個漂洗工藝繁瑣、耗時長久、效率極低。

中國專利文獻CN101445934A(申請?zhí)枮?00810136632.5)提出了一種鎵鋁砷材料的表面電極中金層的去除方法，該方法是使用含有碘的碘化鉀或者碘化銨溶液中加入濃硝酸形成混合溶液，使用該混合溶液去除鎵鋁砷三元混晶材料表面的金層。該方法優(yōu)點為工藝步驟較容易實施，無劇毒，性能穩(wěn)定可靠，但是，該工藝方法僅僅適用于金層的去除，對于其他金屬使用該溶液無法有效去除，如果要去除電極中的其它金屬必須使用其它溶液進行漂洗。

中國專利文獻CN101944562A(申請?zhí)枮?01010271484.5)公開了一種LED金屬電極的去除方法，該方法在去除保護層后，使用鉻蝕刻液浸泡電極，然后使用物理剝離方法將晶片表面的金屬電極剝離掉。該專利中提到的方法，具有很高的選擇性，可以保留原始的ITO層，對于確認(rèn)ITO層整的LED晶片可以使用該方法，同時這一優(yōu)點也限制了該方法不能適用于所有電極的返工處理。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種LED電極結(jié)構(gòu)的去除方法；

本發(fā)明針對具有二氧化硅保護層的以鉻鋁金屬為底層電極的藍寶石襯底氮化鎵基LED電極，能夠高效完全漂洗掉整個金屬電極且通用性強。

術(shù)語解釋

金屬電極：以鉻、鋁金屬為底層，其它如鈦、金鈹、金、鉑、銀、鎳、鍺等金屬交錯覆蓋在底層上，而形成的LED的金屬電極形成LED管芯的P電極、N電極；

藍寶石晶片：以藍寶石為襯底的氮化鎵基LED晶片；

ITO：摻錫氧化銦，通過濺射或者蒸鍍形成的氧化銦錫的混合物薄膜，作為電流擴展層使用；

二氧化硅保護層:位于晶片表面除P電極、N電極位置外的SiO2薄膜，作為保護層使用。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種LED電極結(jié)構(gòu)的去除方法，所述LED電極結(jié)構(gòu)包括藍寶石襯底層、N型氮化鎵、P型氮化鎵層、保護層、金屬電極層，保護層為二氧化硅保護層，金屬電極層由下至上依次設(shè)有金屬鉻層、金屬鋁層、混合金屬層，混合金屬層為各種金屬疊加制作形成，如鈦、金鈹、金、鉑、銀、鎳、鍺等金屬，具體步驟包括：

(1)超聲處理：將待清洗的LED電極結(jié)構(gòu)放置在盛有清水的容器內(nèi)進行超聲波超聲；

(2)去保護層清洗：將步驟(1)超聲處理后的LED電極結(jié)構(gòu)置于氫氟酸溶液中腐蝕清洗；

(3)去金屬電極層清洗：將步驟(2)處理后的LED電極結(jié)構(gòu)置于鹽酸與雙氧水的混合溶液中腐蝕清洗，鹽酸與雙氧水的混合溶液中，鹽酸與雙氧水的質(zhì)量體積比為(1:2)—(1:5)；

(4)清洗：將步驟(3)處理后的LED電極結(jié)構(gòu)清洗；

(5)吹干：將步驟(4)處理后的LED電極結(jié)構(gòu)吹干。

本發(fā)明通過物理超聲初步降低金屬電極層與P-GaN層之間的粘附性，然后使用氫氟酸腐蝕掉表面保護層，最后使用鹽酸與雙氧水的混合溶液去掉金屬電極層中以鉻、鋁金屬為底層的所有金屬(包括鈦、金鈹、金、鉑、銀、鎳、鍺)。本發(fā)明主要利用金屬鋁與稀酸反應(yīng)，特定環(huán)境下將最底層較薄的鉻帶掉，位于鋁頂層的金屬也會隨著鋁的脫落而脫離。本發(fā)明中恰當(dāng)比例的鹽酸與雙氧水的混合溶液，以及混合溶液配制完成后的1個小時內(nèi)使用，能夠有效增益金屬金屬電極層尤其是鉻的去除效果。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(3)中，鹽酸與雙氧水的混合溶液中，所述鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36-38％，所述鹽酸的密度為1.10-1.25g/ml；所述雙氧水的質(zhì)量濃度為30-32％，所述雙氧水的密度為1.11—1.13g/ml。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(2)中，氫氟酸溶液中，氫氟酸的質(zhì)量濃度為39-41％，氫氟酸的密度為1.08—1.12g/ml。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(4)中，將步驟(3)腐蝕完成的電極晶片通過去離子水噴淋、下給水并通氮氣的方式清洗5-15min。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(4)中，所述氮氣純度大于等于99.999％，所述氮氣的壓力為0.1-0.3MPa。

此處設(shè)計的優(yōu)勢在于，保證氮氣的純凈和使用安全。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述氮氣為5N氮氣。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(5)中，將步驟(4)處理后的LED電極結(jié)構(gòu)通過甩干機旋干或者使用氮氣吹干。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(3)中，將步驟(2)處理后的LED電極結(jié)構(gòu)置于鹽酸與雙氧水的混合溶液中腐蝕清洗5-20min。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(1)中，所述超聲波的頻率為30-70KHz；

進一步優(yōu)選的，所述超聲波的頻率為50KHz。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(2)中，將步驟(1)超聲處理后的LED電極結(jié)構(gòu)置于氫氟酸溶液中腐蝕清洗2-15min。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述金屬鉻層的厚度小于所述金屬鋁層的厚度大于等于

本發(fā)明的有益效果為：

1、本發(fā)明步驟簡潔，操作簡單，在不使用專門的鉻腐蝕液、金腐蝕液等的條件下，在完全保證不受損傷的前提下，實現(xiàn)了整個金屬電極層的完全有效的腐蝕返工，腐蝕清洗后的LED電極結(jié)構(gòu)表面潔凈，無任何金屬殘渣、鉻層底膜殘留。

2、本發(fā)明方法應(yīng)用范圍廣，適用于所有以鉻、鋁金屬為底層的LED電極結(jié)構(gòu)的返工流程，包括含有二氧化硅保護層、ITO膜層等的藍寶石晶片返工清洗。

附圖說明

圖1為實施例所述藍寶石晶片LED管芯的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實施例所述藍寶石晶片LED管芯的金屬電極層的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為采用本發(fā)明所述方法對實施例所述藍寶石晶片LED管芯處理后的效果圖。

1、P電極，2、N電極，3、ITO層，4、二氧化硅保護層，5、P型氮化鎵層，6、N型氮化鎵層，7、藍寶石襯底層，8、藍寶石襯底，9、金屬鉻層，10、金屬鋁層，11、混合金屬層。

具體實施方式

下面結(jié)合說明書附圖和實施例對本發(fā)明作進一步限定，但不限于此。

實施例

一種藍寶石晶片LED管芯的去除方法，所述藍寶石晶片LED管芯包括藍寶石襯底層7、N型氮化鎵，6、P型氮化鎵層5、ITO層3、二氧化硅保護層4、P電極1、N電極2，P電極1、N電極2均為金屬電極層制作所得，金屬電極層由下至上依次設(shè)有藍寶石襯底8、金屬鉻層9、金屬鋁層10、混合金屬層11，混合金屬層11由下至上依次設(shè)有金屬鉑層、金屬金層，二氧化硅保護層4的厚度為ITO層5的厚度為金屬鉻層9的厚度為金屬鋁層10的厚度為金屬鉑層的厚度為金屬金層的厚度為藍寶石晶片LED管芯的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，金屬電極層的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，具體步驟包括：

(1)超聲處理：將待清洗的藍寶石晶片LED管芯放置在盛有清水的容器內(nèi)進行超聲波超聲，超聲波的頻率為50KHz；

(2)去二氧化硅保護層4清洗：將步驟(1)超聲處理后的藍寶石晶片LED管芯置于氫氟酸溶液中腐蝕清洗8min；氫氟酸的質(zhì)量濃度為40％，氫氟酸的密度為1.10g/ml。

(3)去金屬電極層清洗：將步驟(2)處理后的藍寶石晶片LED管芯置于鹽酸與雙氧水的混合溶液中腐蝕清洗10min，鹽酸與雙氧水的混合溶液中，鹽酸與雙氧水的質(zhì)量體積比為1:4；鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37％，所述鹽酸的密度為1.18g/ml；所述雙氧水的質(zhì)量濃度為30％，所述雙氧水的密度為1.11g/ml。

(4)清洗：將步驟(3)腐蝕完成的藍寶石晶片LED管芯通過去離子水噴淋、下給水并通5N氮氣的方式清洗10min。5N氮氣的純度為99.999％，5N氮氣的壓力為0.2MPa。

(5)吹干：將步驟(4)處理后的藍寶石晶片LED管芯通過甩干機旋干。

經(jīng)過本實施例方法漂洗完成后，在10X200倍顯微鏡下觀察藍寶石晶片LED管芯，其表面金屬電極層均被腐蝕干凈，無底膜殘留，如圖3所示。

使用本實施例方法連續(xù)清洗500片待返工電極晶片，逐片進行表面檢驗，未出現(xiàn)表面金屬腐蝕不徹底現(xiàn)象，無金屬殘留；重新進行制程，進行wafer測試電壓無升高。