專利名稱：制備倒梯形氮化鎵基發(fā)光二極管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種制備倒梯形氮化鎵基發(fā)光二極管的方法。
背景技術(shù)：
激光劃片技術(shù)廣泛應(yīng)用于氮化鎵基發(fā)光二極管晶圓的器件分離工藝，具有簡單、 快速、高效等特點?，F(xiàn)在的納秒激光劃片機(jī)在切割藍(lán)寶石襯底進(jìn)行LED器件分離時，會在藍(lán)寶石襯底上留下深度為20 μ m至50 μ m的切割痕跡。由于納秒激光脈沖較長，其聚焦在藍(lán)寶石襯底上所產(chǎn)生的高溫會使得激光劃痕附近的藍(lán)寶石發(fā)生熔化、汽化、相變等效應(yīng)，使得激光劃痕附近的光透過率降低，這也影響了器件的光提取效率。另一方面，激光在藍(lán)寶石上切割的痕跡往往是陡峭的深槽。這樣裂片后就獲得了近似垂直的藍(lán)寶石側(cè)壁，這也不利于光的提取。為了進(jìn)一步提高發(fā)光二極管的光提取效率，就有必要對激光切割留下的深槽進(jìn)行處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種制備倒梯形氮化鎵基發(fā)光二極管的方法，其是利用激光器對藍(lán)寶石襯底切割留下的深槽，運(yùn)用濕法腐蝕方法除去激光切痕處的吸光物質(zhì)，同時腐蝕出傾斜的藍(lán)寶石側(cè)壁，從而獲得倒梯形的氮化鎵基發(fā)光二極管，并提高了器件的出光效率。本發(fā)明提供一種制備倒梯形氮化鎵基發(fā)光二極管的方法，包括步驟1 取一外延結(jié)構(gòu)，該外延結(jié)構(gòu)的最下層為藍(lán)寶石襯底；步驟2 在外延結(jié)構(gòu)上，采用電子束蒸發(fā)的方法，制備透明導(dǎo)電電極；步驟3 采用ICP刻蝕的方法，將蒸發(fā)有透明導(dǎo)電電極的外延結(jié)構(gòu)的一側(cè)進(jìn)行部分刻蝕，形成臺面；步驟4 在透明導(dǎo)電電極上制備上金屬電極，在臺面上制備下金屬電極；步驟5 將外延結(jié)構(gòu)下層的藍(lán)寶石襯底的背面進(jìn)行機(jī)械減薄、拋光；步驟6 在藍(lán)寶石襯底的背面及外延結(jié)構(gòu)上的臺面和透明導(dǎo)電電極上制備二氧化硅保護(hù)層；步驟7 采用激光器，從制備有二氧化硅保護(hù)層的藍(lán)寶石襯底背面進(jìn)行激光劃片， 使藍(lán)寶石襯底的背面兩側(cè)留下兩個V型深槽；步驟8 將具有V型深槽的外延結(jié)構(gòu)浸潤在溶液中，超聲清洗，確保V型深槽內(nèi)無氣泡；步驟9 將超聲清洗后的外延結(jié)構(gòu)進(jìn)行腐蝕，腐蝕掉兩個V型深槽外側(cè)部分，獲得傾斜的藍(lán)寶石側(cè)壁；步驟10 除去藍(lán)寶石襯底背面及外延結(jié)構(gòu)上的臺面和透明導(dǎo)電電極上的二氧化硅保護(hù)層，完成倒梯形的發(fā)光二極管的制備。


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施例的詳細(xì)說明如后，其中圖1為發(fā)光二極管外延材料結(jié)構(gòu)側(cè)面示意圖；圖2為激光劃槽后的發(fā)光二極管器件結(jié)構(gòu)側(cè)面示意圖；圖3為濕法腐蝕后的發(fā)光二極管器件結(jié)構(gòu)側(cè)面示意具體實施例方式請參閱圖1至圖3所示，本發(fā)明提供一種制備倒梯形氮化鎵基發(fā)光二極管的方法， 包括步驟1 取一外延結(jié)構(gòu)100，該外延結(jié)構(gòu)100的最下層為藍(lán)寶石襯底10 (參閱圖1)， 該外延結(jié)構(gòu)100包括一藍(lán)寶石襯底10，和在其上依次制備的緩沖層20、電子注入層30、多量子阱發(fā)光層40和空穴注入層50 ；其中所述的緩沖層20的材料為氮化鎵，電子注入層30的材料為η型氮化鎵，多量子阱發(fā)光層40的材料為交替生長的氮化鎵/銦鎵氮，周期數(shù)為5-15，空穴注入層50的材料為摻鎂氮化鎵，透明導(dǎo)電電極60的材料為氧化銦錫、氧化鋅或石墨烯，或及其任意組合。透明導(dǎo)電電極60起到電流擴(kuò)展的作用，讓整個發(fā)光二極管芯片能夠更均勻的發(fā)光，從而提高了發(fā)光二極管的發(fā)光效率。步驟2 在外延結(jié)構(gòu)100上，采用電子束蒸發(fā)的方法，制備透明導(dǎo)電電極60 (參閱圖2)；步驟3 采用ICP刻蝕的方法，將蒸發(fā)有透明導(dǎo)電電極60的外延結(jié)構(gòu)100的一側(cè)進(jìn)行部分刻蝕，形成臺面31 (參閱圖2)，所述臺面31的刻蝕深度到達(dá)電子注入層30內(nèi)；步驟4 在透明導(dǎo)電電極60上制備上金屬電極70，在臺面31上制備下金屬電極 80 (參閱圖2)；步驟5 將外延結(jié)構(gòu)100下層的藍(lán)寶石襯底10的背面進(jìn)行機(jī)械減薄、拋光；步驟6 在藍(lán)寶石襯底10的背面及外延結(jié)構(gòu)100上的臺面31和透明導(dǎo)電電極60 上制備二氧化硅保護(hù)層90 (參閱圖2)，防止下一步的腐蝕液將發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)100 腐蝕、破壞。步驟7 采用激光器，從制備有二氧化硅保護(hù)層90的藍(lán)寶石襯底10背面進(jìn)行激光劃片，使藍(lán)寶石襯底10的背面兩側(cè)留下兩個V型深槽11(參閱圖2 ；步驟8 將具有V型深槽11的外延結(jié)構(gòu)100浸潤在溶液中，超聲清洗，確保V型深槽11內(nèi)無氣泡，其中浸潤在溶液中的溶液為磷酸或酸性溶液，超聲清洗的時間為4-6分鐘；步驟9 將超聲清洗后的外延結(jié)構(gòu)100進(jìn)行腐蝕，腐蝕掉兩個V型深槽11外側(cè)部分，獲得傾斜的藍(lán)寶石側(cè)壁(參閱圖幻，所述對外延結(jié)構(gòu)100進(jìn)行腐蝕的腐蝕液為硫磷酸， 腐蝕溫度為250-300°C ；步驟10 除去藍(lán)寶石襯底10背面及外延結(jié)構(gòu)100上的臺面31和透明導(dǎo)電電極60 上的二氧化硅保護(hù)層90 (參閱圖幻，完成倒梯形的發(fā)光二極管的制備。
實施例請參再閱圖1至圖3所示，在藍(lán)寶石襯底10上依次外延生長2μπι厚的GaN緩沖層20、2 μ m厚的重?fù)诫sSi的η型GaN電子注入層30、5對量子阱GaN/InGaN發(fā)光層40 (總厚度為0. 15 μ m)以及200nm厚的高摻雜Mg的ρ型GaN空穴注入層50，形成外延片。將外延片置于王水中浸泡半小時，再在硫酸雙氧水(1 1)混合溶液中及HF酸分別浸泡10分鐘。去離子水清洗干凈后，電子束蒸發(fā)300nm厚的透明導(dǎo)電電極ITO層60(透明導(dǎo)電電極)，第一次光刻后，ICP刻蝕850nm至η型氮化鎵(GaN)電子注入層30，露出臺面31。第二次光刻后，電子束蒸發(fā)制備上金屬電極70Cr/Pt/Au(50nm/50nm/l. 5μπι)以及下金屬電極80于透明電極ITO層60及臺面31上。將藍(lán)寶石襯底10減薄、拋光至120-150 μ m。在拋光好的藍(lán)寶石10背面PECVD制備一層300nm厚的二氧化硅保護(hù)層90。將減薄、拋光的外延片固定，應(yīng)用納秒激光器進(jìn)行激光劃片在拋光后藍(lán)寶石襯底10背面留下60-80 μ m深的激光劃槽11。將外延片放入磷酸或水中浸潤并加超聲5分鐘，然后放入高溫硫磷酸(體積比 3 1)中腐蝕30分鐘，以獲得傾斜的藍(lán)寶石側(cè)壁。后放入氫氟酸中腐蝕1分鐘，將二氧化硅保護(hù)層90去掉，清洗干凈后裂片獲得倒梯形的發(fā)光二極管。以上所述，僅為本發(fā)明中的具體實施方式
，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
1.一種制備倒梯形氮化鎵基發(fā)光二極管的方法，包括步驟1 取一外延結(jié)構(gòu)，該外延結(jié)構(gòu)的最下層為藍(lán)寶石襯底；步驟2 在外延結(jié)構(gòu)上，采用電子束蒸發(fā)的方法，制備透明導(dǎo)電電極；步驟3 采用ICP刻蝕的方法，將蒸發(fā)有透明導(dǎo)電電極的外延結(jié)構(gòu)的一側(cè)進(jìn)行部分刻蝕，形成臺面；步驟4 在透明導(dǎo)電電極上制備上金屬電極，在臺面上制備下金屬電極；步驟5 將外延結(jié)構(gòu)下層的藍(lán)寶石襯底的背面進(jìn)行機(jī)械減薄、拋光；步驟6:在藍(lán)寶石襯底的背面及外延結(jié)構(gòu)上的臺面和透明導(dǎo)電電極上制備二氧化硅保護(hù)層；步驟7 采用激光器，從制備有二氧化硅保護(hù)層的藍(lán)寶石襯底背面進(jìn)行激光劃片，使藍(lán)寶石襯底的背面兩側(cè)留下兩個V型深槽；步驟8 將具有V型深槽的外延結(jié)構(gòu)浸潤在溶液中，超聲清洗，確保V型深槽內(nèi)無氣泡；步驟9 將超聲清洗后的外延結(jié)構(gòu)進(jìn)行腐蝕，腐蝕掉兩個V型深槽外側(cè)部分，獲得傾斜的藍(lán)寶石側(cè)壁；步驟10 除去藍(lán)寶石襯底背面及外延結(jié)構(gòu)上的臺面和透明導(dǎo)電電極上的二氧化硅保護(hù)層，完成倒梯形的發(fā)光二極管的制備。
2.如權(quán)利要求1所述的制備倒梯形氮化鎵基發(fā)光二極管的方法，其中外延結(jié)構(gòu)包括 一藍(lán)寶石襯底，和在其上依次制備的緩沖層、電子注入層、多量子阱發(fā)光層和空穴注入層。
3.如權(quán)利要求1所述的制備倒梯形氮化鎵基發(fā)光二極管的方法，其中該臺面的刻蝕深度到達(dá)電子注入層內(nèi)。
4.如權(quán)利要求2所述的制備倒梯形氮化鎵基發(fā)光二極管的方法，其中緩沖層的材料為氮化鎵。
5.如權(quán)利要求2所述的制備倒梯形氮化鎵基發(fā)光二極管的方法，其中電子注入層的材料為η型氮化鎵。
6.如權(quán)利要求2所述的制備倒梯形氮化鎵基發(fā)光二極管的方法，其中多量子阱發(fā)光層的材料為交替生長的氮化鎵/銦鎵氮，周期數(shù)為5-15。
7.如權(quán)利要求2所述的制備倒梯形氮化鎵基發(fā)光二極管的方法，其中空穴注入層的材料為摻鎂氮化鎵。
8.如權(quán)利要求1所述的制備倒梯形氮化鎵基發(fā)光二極管的方法，其中透明導(dǎo)電電極的材料為氧化銦錫、氧化鋅或石墨烯，或及其任意組合。
9.如權(quán)利要求1所述的制備倒梯形氮化鎵基發(fā)光二極管的方法，其中浸潤在溶液中的溶液為磷酸或酸性溶液，超聲清洗的時間為4-6分鐘。
10.如權(quán)利要求1所述的制備倒梯形氮化鎵基發(fā)光二極管的方法，其中對外延結(jié)構(gòu)進(jìn)行腐蝕的腐蝕液為硫磷酸，腐蝕溫度為250-300°C。
全文摘要
一種制備倒梯形氮化鎵基發(fā)光二極管的方法，包括在外延結(jié)構(gòu)上制備透明導(dǎo)電電極；將外延結(jié)構(gòu)的一側(cè)進(jìn)行部分刻蝕，形成臺面；在透明導(dǎo)電電極上制備上金屬電極，在臺面上制備下金屬電極；減薄、拋光；制備二氧化硅保護(hù)層；從制備有二氧化硅保護(hù)層的藍(lán)寶石襯底背面進(jìn)行激光劃片，使藍(lán)寶石襯底的背面兩側(cè)留下兩個V型深槽；超聲清洗；腐蝕掉兩個V型深槽外側(cè)部分，獲得傾斜的藍(lán)寶石側(cè)壁；除去二氧化硅保護(hù)層。本發(fā)明的制備倒梯形氮化鎵基發(fā)光二極管的方法獲得的發(fā)光二極管，其可提高器件的出光效率。
文檔編號H01L33/00GK102544270SQ20121005727
公開日2012年7月4日 申請日期2012年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月6日
發(fā)明者伊?xí)匝? 張逸韻, 李晉閩, 李璟, 楊華, 王軍喜, 王國宏, 謝海忠 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所