專利名稱：6H-SiC基底反極性AlGaInP LED芯片的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及四元AlGaInP發(fā)光二極管(LED)芯片的結構及其制作方法，屬半導體光電子 加工技術領域。
背景技術：
高亮度AlGalnP四元LED具有壽命長、穩(wěn)定性好、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，廣泛應用于戶內外 顯示屏、城市亮化、交通信號燈、汽車用燈、液晶顯示背光源等領域。
現(xiàn)有常規(guī)AlGalnP四元LED芯片采用GaAs基底，其芯片的結構如圖1所示，包括外延層 9和GaAs基底7，外延層9的頂面設有P型電極1， GaAs基底7的底面設有N型電極8，外 延層9由上至下依次為P型GaP層2、 P型AlGalnP層3、發(fā)光層4、 N型AlGalnP層5和DBR (布拉格)反射層6， P型電極設置在P型GaP層2上。該類芯片使用的是熱導率較差的GaAs 基底(熱導率0.46W/cm K)，在大電流、高功率工作條件下，GaAs基底LED芯片散熱不良， 性能提升有很大的局限性。
6H-SiC基底具有大的熱導率(達到4.9W/cm K)，比GaAs基底高約十倍，在此基底上工 作的管芯可以工作在大電流下，功率增加，可靠性增加，散熱良好，能夠克服了GaAs基底上 四元AlGalnP發(fā)光二極管芯片的缺點。但是由于制備工藝的不完善，目前還沒有6H-SiC基底 四元AlGalnP發(fā)光二極管芯片的產品問世。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對現(xiàn)有AlGalnP四元發(fā)光二極管芯片采用GaAs基底存在的不適應大電流、高輸 出功率工作條件的問題，提供一種大電流、高輸出功率的6H-SiC基底反極性AlGalnP LED芯 片及其制作方法，同時提供一種該LED芯片的制作工藝。
本發(fā)明的6H-SiC基底反極性AlGalnP LED芯片包括基底和基底上的外延層，以6H_SiC 材料作為基底，外延層由上至下依次為N型AlGalnP層、發(fā)光層、P型AlGalnP層、P型GaP 層和金屬反射及粘結層，在N型AlGalnP層上設置N型電極，在6H-SiC基底的底面或金屬反 射及粘結層上設置P型電極。金屬反射及粘結層包括一層粘接層和一個金屬反射鏡。
6H-SiC材料可以是導電6H-SiC單晶(電阻率小于0. 1歐姆 厘米)或絕緣6H-SiC單晶 (電阻率大于103歐姆，厘米)。
上述6H-SiC基底反極性AlGalnP LED芯片的制作工藝是
在經過拋光的6H-SiC基底表面上蒸鍍一層粘接層及金屬反射鏡，再通過加熱、真空及靜 壓的方法將LED外延層與6H-SiC基底粘接在一起，再用選擇腐蝕的方法將原GaAs基底腐蝕 剝離掉，制作成以6H-SiC為基底的LED晶片，經蒸鍍、刻蝕等工藝形成電極制成管芯。具體 包括以下步驟
(1) 首先在GaAs基底上生長外延結構，按常規(guī)由下至上依次外延生長N型AlGalnP層、 發(fā)光層、P型AlGalnP層和P型GaP層，制成外延層；
(2) 在經過拋光的6H-SiC基底上蒸鍍金屬反射及粘結層，金屬反射及粘結層包括一層 粘接層和一個金屬反射鏡；(3) 在20(rC 40(TC加熱、小于1Torr的真空及30PSI 80PSI的靜壓的條件下將步驟 (1)制備的外延層中P型GaP層與步驟(2)中的金屬反射及粘結層對接；
(4) 選擇性腐蝕掉GaAs基底；
(5) 在N型AlGalnP層上制作N型電極，在6H_SiC基底的底面或金屬反射及粘結層上 制作P型電極。
本發(fā)明的AlGalnP LED芯片是以熱導率高于GaAs材料10倍的6H-SiC材料為基底，將 LED發(fā)光層從GaAs上轉移到6H_SiC基底上，與現(xiàn)有的AlGalnP四元LED芯片的外延層結構 自上至下正好相反，制作出了大電流、高輸出功率的AlGalnP四元LED芯片。由于6H-SiC材 料的熱導率高，可大幅度改善產品的高溫特性，提高產品可靠性，在大功率應用方面存在著 其它類型LED無法比擬的優(yōu)勢。


圖1是現(xiàn)有GaAs基底的AlGalnP常規(guī)LED四元芯片結構示意圖。
圖2是本發(fā)明實施例l的以導電6H-SiC為基底的反極性AlGalnP LED芯片的結構示意圖。
圖3是本發(fā)明實施例2的以絕緣6H-SiC為基底的反極性AlGalnP LED芯片結構示意圖。
圖4是本發(fā)明制作工藝中的外延層結構示意圖。
圖5是6H-SiC基底、金屬反射層及粘結層制作步驟示意圖。
圖6是6H-SiC基底與外延層粘接步驟的示意圖。
圖7是GaAs基底腐蝕剝離步驟的示意圖。
圖8是外延層局部蝕刻步驟的示意圖。
圖中1、 P型電極，2、 P型GaP層，3、 P型AlGalnP層，4、發(fā)光層，5、 N型AlGalnP 層，6、 DBR反射層，7、 GaAs基底，8、 N型電極，9、外延層，10、金屬反射及粘結層，11、 導電6H-SiC基底，12、絕緣6H-SiC基底。
具體實施方式
實施例l
本實施例的6H-SiC基底反極性AlGalnP LED芯片是以導電6H-SiC為基底的，其芯片結 構如圖2所示，也包括外延層9，但是外延層9由上至下依次為N型AlGalnP層5、發(fā)光層4、 P型AlGalnP層3 、 P型GaP層2和金屬反射及粘結層10 (包括一層粘接層及一個金屬反射 鏡)，在N型AlGalnP層5的上面(外延層9的頂面)設置N型電極8。外延層9生長在導電 的6H-SiC基底ll上，在導電6H-SiC基底ll的底面設置P型電極l。由此可見本發(fā)明是以 熱導率高于GaAs材料10倍的6H-SiC材料為基底，將LED發(fā)光層從GaAs基底上轉移到6H-SiC 基底上，與現(xiàn)有的AlGalnP四元LED芯片的結構正好相反，成為反極性LED芯片。 上述以導電6H-SiC為基底的反極性AlGalnP LED芯片的制作工藝步驟如下
1. 首先在GaAs基底7上生長外延結構，如圖4所示，按常規(guī)由下至上依次外延生長N 型AlGalnP層5、發(fā)光層4、 P型AlGalnP層3和P型GaP層2，制成外延片。
2. 在2英寸導電6H-SiC基底ll上蒸鍍金屬反射及粘結層lO，如圖5所示。
3. 在加熱(200。C 400。C)、真空(真空度小于lTorr)及靜壓(30~80PSI)的條件下將 步驟1制備的外延片與步驟2制備的蒸鍍有金屬反射及粘結層10的導電6H-SiC基底11粘接 在一起，如圖6所示，粘接時，是將P型GaP層2與金屬反射及粘結層10對接。4. 選擇性腐蝕GaAs基底，腐蝕液(按體積比)硫酸雙氧水水=3: 1: l的比例配制， 直到全部去掉GaAs材料。如圖7所示。
5. 如圖2所示在N型AlGalnP層5上制作N型電極8，在導電6H-SiC基底11的底面制 作P型電極1。
實施例2
本實施例的6H-SiC基底反極性AlGalnP LED芯片是以絕緣6H-SiC為基底，如圖3所示， 以絕緣6H-SiC基底12替代實施例1的導電6H-SiC基底11，并且將P型電極1制作在金屬 反射及粘結層10上，其余結構與實施例1的以導電6H-SiC為基底的反極性AlGalnP四元LED 芯片一樣。
本實施例的以絕緣6H-SiC為基底的反極性AlGalnP LED芯片的制作工藝步驟如下
1. 如圖4所示，同樣先在GaAs基底7上按常規(guī)外延生長LED外延結構，由下至上依次 外延生長N型AlGalnP層5、發(fā)光層4、 P型AlGalnP層3和P型GaP層2，制成外延片。
2. 在加工好的絕緣6H-SiC基底12上蒸鍍金屬反射及粘結層10，參照圖5所示。
3. 參照圖6所示，在加熱(200 400度)、真空(真空度小于1Torr)及靜壓(3(T80PSI) 的條件下將步驟1制備的外延片與步驟2制備的蒸鍍有金屬反射及粘結層10的絕緣6H-SiC 基底12粘接在一起，粘接時將P型GaP層2與金屬反射及粘結層10對接。
4. 選擇性腐蝕掉原GaAs基底7，如圖7所示。
5. 如圖8所示，將外延層的局域刻蝕掉。
6. 如圖3所示在N型AlGalnP層5上制作N型電極8，在金屬反射層及粘結層10上制 作P型電極1。
權利要求
1.一種6H-SiC基底反極性AlGaInP LED芯片，包括基底和基底上的外延層，其特征是以6H-SiC材料作為基底，外延層由上至下依次為N型AlGaInP層、發(fā)光層、P型AlGaInP層、P型GaP層和金屬反射及粘結層，在N型AlGaInP層上設置N型電極，在6H-SiC基底的底面或金屬反射及粘結層上設置P型電極。金屬反射及粘結層包括一層粘接層和一個金屬反射鏡。
2.根據(jù)權利要求1所述的6H-SiC基底反極性AlGalnP LED芯片，其特征是6H-SiC材料 是導電6H-SiC單晶或絕緣6H-SiC單晶。
3. —種權利要求1所述6H-SiC基底反極性AlGalnP LED芯片的制作工藝，其特征是包括 以下步驟(1) 首先在GaAs基底上生長外延結構，按常規(guī)由下至上依次外延生長N型AlGalnP層、 發(fā)光層、P型AlGalnP層和P型GaP層，制成外延層；(2) 在經過拋光的6H-SiC基底上蒸鍍金屬反射及粘結層，金屬反射及粘結層包括一層粘接層和一個金屬反射鏡；(3) 在200TT40(TC加熱、小于1Torr的真空及30PSI~80PSI的靜壓的條件下將步驟 (1)制備的外延層中P型GaP層與步驟(2)中的金屬反射及粘結層對接；(4) 選擇性腐蝕掉GaAs基底；(5) 在N型AlGalnP層上制作N型電極，在6H-SiC基底的底面或金屬反射及粘結層上制作 P型電極。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種6H-SiC基底反極性AlGaInP LED芯片及其制作工藝。反極性AlGaInPLED芯片包括基底和基底上的外延層，以6H-SiC材料作為基底，外延層由上至下依次為N型AlGaInP層、發(fā)光層、P型AlGaInP層、P型GaP層和金屬反射層及粘結層，在N型AlGaInP層上設置N型電極，在6H-SiC基底的底面或金屬反射層及粘結層上設置P型電極。其制作工藝是在6H-SiC表面上蒸鍍一層金屬反射及粘接層，將外延層與6H-SiC基底粘接在一起，再用選擇腐蝕的方法將原GaAs襯底腐蝕剝離掉，經蒸鍍、刻蝕等工藝形成電極制成管芯。本發(fā)明以高熱導率的6H-SiC材料為基底，將LED發(fā)光層從GaAs上轉移到6H-SiC基底上，可改善產品高溫特性，提高產品可靠性。
文檔編號H01L33/00GK101540360SQ20091002039
公開日2009年9月23日 申請日期2009年4月29日 優(yōu)先權日2009年4月29日
發(fā)明者偉 夏, 徐現(xiàn)剛, 建 蘇 申請人:山東華光光電子有限公司