專利名稱：高亮度發(fā)光二極管芯片的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管芯片的制造工藝方法，尤其涉及一種高亮度發(fā)光二極 管芯片的制造方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，由于電流會聚集從阻值最小即路 程最短的區(qū)域通過，即在圖1中橢圓區(qū)域標示的截斷面處。電流從N電極流向P電極時，會 優(yōu)先選擇轉(zhuǎn)角處距離最近的邊緣區(qū)域，使得電流擴散的效果較差，在大電流通過時會產(chǎn)生 如圖3所示的壞點情況?，F(xiàn)有發(fā)光二極管芯片的制造主要包括以下4個基本步驟，見圖1和圖2:1.在不導(dǎo)電的襯底上制備半導(dǎo)體外延層，至少包括N型氮化物半導(dǎo)體層11、位于 N型氮化物半導(dǎo)體層11上的有源層12、以及位于有源層12上的P型氮化物半導(dǎo)體層13 ；2.在P型氮化物半導(dǎo)體層13上蒸鍍透明導(dǎo)電層15，并用光刻及刻蝕技術(shù)將預(yù)蒸 鍍N電極、P電極及走道的位置留出；3.利用電子束蒸鍍技術(shù)蒸鍍N電極17和P電極16 ；4.利用等離子體化學氣相沉積技術(shù)在芯片表面沉積保護膜，并留出N電極及P電 極的焊點部分?，F(xiàn)有技術(shù)存在的問題1.電流在N/P層交界處電荷集中導(dǎo)致電流擴散能力差；2.芯片的抗靜電能力差，芯片的抗靜電能力是衡量品質(zhì)的一個重要方面，特別是 應(yīng)用于室外屏產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高亮度發(fā)光二極管芯片的制造方法，以解 決電流擴散問題及提升芯片的抗靜電能力。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種高亮度發(fā)光二極管芯片的制造方法，包括 如下步驟第一步，在不導(dǎo)電的襯底上制備半導(dǎo)體外延層，至少包括N型氮化物半導(dǎo)體層、位 于N型氮化物半導(dǎo)體層上的有源層、以及位于有源層上的P型氮化物半導(dǎo)體層；第二步，利用光刻及刻蝕技術(shù)進行局部刻蝕，使部分N型氮化物半導(dǎo)體層露出，露 出部分為N型環(huán)島阻擋層、預(yù)留N電極蒸鍍位置及預(yù)留阻擋層位置，并形成N型環(huán)島阻擋層 低于預(yù)留N電極蒸鍍位置一定的高度差，該預(yù)留阻擋層位置位于P電極蒸鍍位置且比P電 極稍寬；第三步，利用等離子體化學氣相沉積技術(shù)在預(yù)留阻擋層位置沉積阻擋層；第四步，利用鍍膜技術(shù)在P型氮化物半導(dǎo)體層上蒸鍍一層透明導(dǎo)電層，并同時在 此處增加N電極引申線，該N電極引申線可以是透明導(dǎo)電層N電極引申線，也可以是金屬導(dǎo)電層N電極引申線；第五步，利用光刻及蒸鍍技術(shù)在N型氮化物半導(dǎo)體層和P型氮化物半導(dǎo)體層上分 別蒸鍍N電極和P電極，并同時在此處增加N電極引申線，該N電極引申線可以是透明導(dǎo)電 層N電極引申線，也可以是金屬導(dǎo)電層N電極引申線；第六步，利用等離子體化學氣相沉積技術(shù)在芯片表面沉積保護膜，僅露出N電極 及P電極的焊點部分。第一步和第二步之間還包括如下步驟利用等離子體化學氣相沉積技術(shù)在半導(dǎo)體 層的預(yù)蒸鍍N電極位置沉積保護膜。所述保護膜為二氧化硅或氮化硅。所述保護膜的厚度 為1500A-2000A。第二步可具體分為兩步步驟A，利用光刻及刻蝕技術(shù)進行局部刻蝕，使部分N型 氮化鎵層露出，此處為預(yù)留N電極蒸鍍位置；步驟B，利用光刻及刻蝕技術(shù)進行局部刻蝕，使 部分N型氮化鎵層露出，此處為N型環(huán)島阻擋層。步驟A中預(yù)留N電極蒸鍍位置的深度為 10000A-15000A;步驟B中N型環(huán)島阻擋層的深度為15000A-20000A。第二步中所述N型環(huán)島阻擋層低于預(yù)留N電極蒸鍍位置一定的高度差為 5000A-10000A。第三步中所述阻擋層的直徑為IOOum(微米)-120um，深度為2000A-2400A。第四步中所述透明導(dǎo)電層的厚度為2000A 4000A。優(yōu)選地，第四步中，所述N電極引申線為透明導(dǎo)電層N電極引申線；第五步中，所述 N電極引申線為金屬導(dǎo)電層N電極引申線。第六步中所述保護膜為二氧化硅或氮化硅，該保護膜的厚度為1500A-2000A。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明采用阻擋環(huán)(N型環(huán)島阻擋 層)后，電流平面擴散效果更好，不會集中于轉(zhuǎn)角處垂直擴散。電荷在阻擋環(huán)的底部聚集， 而并不是在P層或量子阱層聚集，有利于提升抗靜電能力。


圖1是現(xiàn)有的發(fā)光二極管芯片的剖面圖；圖2是現(xiàn)有的發(fā)光二極管芯片的正面圖；圖3是現(xiàn)有的發(fā)光二極管芯片在大電流從N電極流向P電極時會產(chǎn)生的壞點情況 示意圖；圖4是本發(fā)明步驟一完成后的剖面圖；圖5是本發(fā)明步驟一完成后的俯視圖；圖6是本發(fā)明步驟二完成后的剖面圖；圖7是本發(fā)明步驟二完成后的俯視圖；圖8是本發(fā)明步驟三完成后的剖面圖；圖9是本發(fā)明步驟三完成后的俯視圖；圖10是本發(fā)明步驟四完成后的剖面圖；圖11是本發(fā)明步驟四完成后的俯視圖；圖12是本發(fā)明步驟五完成后的剖面圖；圖13是本發(fā)明步驟五完成后的俯視圖14是本發(fā)明步驟六完成后的剖面圖。圖1和圖2中，11是N型氮化物半導(dǎo)體層，12是有源層，13是P型氮化物半導(dǎo)體 層，15是透明導(dǎo)電層，16是P電極，17是N電極。圖4-圖14中，1是N型氮化物半導(dǎo)體層，2是有源層(即量子阱層或發(fā)光區(qū))，3 是P型氮化物半導(dǎo)體層，4是N型環(huán)島阻擋層，5是透明導(dǎo)電層，6是P電極，7是N電極，8是 保護膜，9是阻擋層，9’是預(yù)留阻擋層位置，10為透明導(dǎo)電層N電極引申線，11為金屬導(dǎo)電 層N電極引申線。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。實施例一本發(fā)明的一種高亮度發(fā)光二極管芯片的制造方法，具體包括如下步驟步驟一，利用有機金屬氣相沉積技術(shù)在不導(dǎo)電的襯底上生長出半導(dǎo)體外延層，該 半導(dǎo)體外延層至少包括N型氮化物半導(dǎo)體層1，位于N型氮化物半導(dǎo)體層1上的有源層2及 位于有源層2上的P型氮化物半導(dǎo)體層3，見圖4和圖5。步驟二，利用光刻及刻蝕技術(shù)進行局部刻蝕，使部分N型氮化物半導(dǎo)體層1露 出，此處為預(yù)留N電極蒸鍍位置，深度為10000A-15000A;然后，利用光刻及刻蝕技術(shù) 進行局部刻蝕，使部分N型氮化物半導(dǎo)體層1露出，此處為N型環(huán)島阻擋層4，深度為
15000A-20000A，最終形成N型環(huán)島阻擋層4低于預(yù)留N電極蒸鍍位置5000A-10000A左
右的高度差；同時，利用光刻及刻蝕技術(shù)進行局部刻蝕，在預(yù)留P電極蒸鍍位置預(yù)留比P電 極稍寬的預(yù)留阻擋層位置9 ’，使部分N型氮化物半導(dǎo)體層1露出，見圖6和圖7。步驟三，利用等離子體化學氣相沉積技術(shù)在預(yù)留阻擋層位置9’沉積阻擋層9，該 阻擋層9的直徑為100微米-120微米，深度為2000A-2400A，該阻擋層9可以是二氧化硅 或氮化娃，見圖8和圖9 ；此部分的作用為在P電極下有源層發(fā)出的光由于受到P電極的阻 擋，無法發(fā)出，并且電流會因為距離最短效果集中于此處，阻礙電流的擴散。步驟四，利用鍍膜技術(shù)在P型氮化物半導(dǎo)體層3上蒸鍍一層透明導(dǎo)電層5，該透明 導(dǎo)電層5的厚度d為2000A~4000A，并利用光刻及干法或濕法刻蝕技術(shù)露出蒸鍍P電極區(qū) 域，同時在此處需要增加透明導(dǎo)電層N電極引申線10，見圖10和圖11。步驟五，利用光刻及蒸鍍技術(shù)在N型氮化物半導(dǎo)體層1和P型氮化物半導(dǎo)體層3 上蒸鍍電極，分別形成N電極7和P電極6，在此處需要增加金屬導(dǎo)電層N電極引申線11， 見圖12和圖13 ；該金屬導(dǎo)電層N電極引申線11與步驟四中增加透明導(dǎo)電層N電極引申線 10的目的相同，形成的位置相同，但形成的方式效用不同；金屬導(dǎo)電層N電極引申線11的 導(dǎo)電能力強，電流擴散效果好，但透明導(dǎo)電層N電極引申線10雖導(dǎo)電能力不及金屬，但不阻 擋發(fā)光，對邊緣出光有好處。針對半導(dǎo)體器件來講，電流擴散問題是影響發(fā)光效率較大的一 個方面，從圖形設(shè)計來講，N電極與P電極的間距分布越均勻，電流擴散效果越好。因此，將 圖形設(shè)計成N電極帶引申線方式，使得原本直線相連的兩個電極形成扇形分布狀態(tài)，有助 電流擴散。步驟六，利用等離子體化學氣相沉積技術(shù)在芯片表面沉積保護膜8，此保護膜可以為二氧化硅、氮化硅等，此保護膜的厚度為1500A-2000A，僅露出ν電極7及P電極6的
焊點部分，見圖14。實施例二 本發(fā)明的另一種高亮度發(fā)光二極管芯片的制造方法，其與實施例1的不同之處在 于步驟二，其它步驟(步驟一、三、四、五、六)均與實施例1相同。該實施例二的步驟二具體為利用等離子體化學氣相沉積技術(shù)在半導(dǎo)體層的 預(yù)蒸鍍N電極位置沉積保護膜，此保護膜可以為二氧化硅、氮化硅等，此保護膜的厚度為 1500A-2000A;然后，利用光刻及刻蝕技術(shù)進行局部刻蝕，使部分N型氮化物半導(dǎo)體層1露 出，此處為N型環(huán)島阻擋層4及預(yù)留N電極蒸鍍位置，并形成N型環(huán)島阻擋層4低于預(yù)留N 電極蒸鍍位置5000A-10000A左右的高度差；同時，利用光刻及刻蝕技術(shù)進行局部刻蝕，在 預(yù)留P電極蒸鍍位置預(yù)留比P電極稍寬的預(yù)留阻擋層位置9’，使部分N型氮化物半導(dǎo)體層 1露出，見圖6和圖7。采用本發(fā)明方法制造的高亮度發(fā)光二極管芯片如圖14所示，采用阻擋環(huán)(N型環(huán) 島阻擋層4)后，電流平面擴散效果更好，不會集中于轉(zhuǎn)角處垂直擴散。電荷在阻擋環(huán)的底 部聚集，而并不是在P型氮化鎵層3或有源層2聚集，有利于提升抗靜電能力。
權(quán)利要求
1.一種高亮度發(fā)光二極管芯片的制造方法，其特征在于，包括如下步驟第一步，在不導(dǎo)電的襯底上制備半導(dǎo)體外延層，至少包括N型氮化物半導(dǎo)體層、位于N 型氮化物半導(dǎo)體層上的有源層、以及位于有源層上的P型氮化物半導(dǎo)體層；第二步，利用光刻及刻蝕技術(shù)進行局部刻蝕，使部分N型氮化物半導(dǎo)體層露出，露出部 分為N型環(huán)島阻擋層、預(yù)留N電極蒸鍍位置及預(yù)留阻擋層位置，并形成N型環(huán)島阻擋層低于 預(yù)留N電極蒸鍍位置一定的高度差，該預(yù)留阻擋層位置位于P電極蒸鍍位置且比P電極稍 寬；第三步，利用等離子體化學氣相沉積技術(shù)在預(yù)留阻擋層位置沉積阻擋層；第四步，利用鍍膜技術(shù)在P型氮化物半導(dǎo)體層上蒸鍍一層透明導(dǎo)電層，并同時在此處 增加N電極引申線；第五步，利用光刻及蒸鍍技術(shù)在N型氮化物半導(dǎo)體層和P型氮化物半導(dǎo)體層上分別蒸 鍍N電極和P電極，并同時在此處增加N電極引申線；第六步，利用等離子體化學氣相沉積技術(shù)在芯片表面沉積保護膜，僅露出N電極及P電 極的焊點部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高亮度發(fā)光二極管芯片的制造方法，其特征在于，第一步和 第二步之間還包括如下步驟利用等離子體化學氣相沉積技術(shù)在半導(dǎo)體層的預(yù)蒸鍍N電極 位置沉積保護膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高亮度發(fā)光二極管芯片的制造方法，其特征在于，所述保護 膜為二氧化硅或氮化硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的高亮度發(fā)光二極管芯片的制造方法，其特征在于，所述保 護膜的厚度為1500A-2000A。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高亮度發(fā)光二極管芯片的制造方法，其特征在于，第三步中， 所述阻擋層為二氧化硅或氮化硅。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的高亮度發(fā)光二極管芯片的制造方法，其特征在于，第三步 中，所述阻擋層的直徑為100微米-120微米，深度為 2000A-2400A。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高亮度發(fā)光二極管芯片的制造方法，其特征在于，第二步可 具體分為兩步步驟A，利用光刻及刻蝕技術(shù)進行局部刻蝕，使部分N型氮化鎵層露出，此處 為預(yù)留N電極蒸鍍位置；步驟B，利用光刻及刻蝕技術(shù)進行局部刻蝕，使部分N型氮化鎵層 露出，此處為N型環(huán)島阻擋層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高亮度發(fā)光二極管芯片的制造方法，其特征在于，步驟A 中預(yù)留N電極蒸鍍位置的深度為10000Λ- 15000Λ;步驟B中N型環(huán)島阻擋層的深度為 15000Α-20000Α。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高亮度發(fā)光二極管芯片的制造方法，其特征在于，第二步中 所述N型環(huán)島阻擋層低于預(yù)留N電極蒸鍍位置一定的高度差為iooooA。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高亮度發(fā)光二極管芯片的制造方法，其特征在于，第四步中 所述透明導(dǎo)電層的厚度為2000A 4000A。
11.根據(jù)權(quán)利要求ι所述的高亮度發(fā)光二極管芯片的制造方法，其特征在于，第四步 中，所述N電極引申線為透明導(dǎo)電層N電極引申線；第五步中，所述N電極引申線為金屬導(dǎo)電層N電極引申線。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高亮度發(fā)光二極管芯片的制造方法，其特征在于，第六步中 所述保護膜為二氧化硅或氮化硅。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或12所述的高亮度發(fā)光二極管芯片的制造方法，其特征在于，第六 步中所述保護膜的厚度為1500A-2000A。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高亮度發(fā)光二極管芯片的制造方法，包括第一步，在襯底上制備半導(dǎo)體外延層，至少包括N型氮化物半導(dǎo)體層、有源層及P型氮化物半導(dǎo)體層；第二步，局部刻蝕，使部分N型氮化物半導(dǎo)體層露出，露出部分為N型環(huán)島阻擋層、預(yù)留N電極蒸鍍位置及預(yù)留阻擋層位置，并形成N型環(huán)島阻擋層低于預(yù)留N電極蒸鍍位置一定的高度差，該預(yù)留阻擋層位置位于P電極蒸鍍位置且比P電極稍寬；第三步，在預(yù)留阻擋層位置沉積阻擋層；第四步，在P型氮化物半導(dǎo)體層上形成透明導(dǎo)電層；第五步，在N型和P型氮化物半導(dǎo)體層上分別蒸鍍N電極和P電極；第六步，在芯片表面沉積保護膜。本發(fā)明能解決電流擴散問題及提升芯片的抗靜電能力。
文檔編號H01L33/38GK102104099SQ20091020195
公開日2011年6月22日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者李士濤, 郝茂盛, 陳誠 申請人:上海藍光科技有限公司, 彩虹集團公司