一種提升led抗靜電能力與亮度的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種提升LED抗靜電能力與亮度的制備方法，包括步驟：提供一基板；在所述基板上形成發(fā)光外延疊層，其從下至上至少包含N型層、發(fā)光層和P型層；在所述P型層上形成電流擴(kuò)展層；從電流擴(kuò)展層表面往下挖孔至部分P型層內(nèi)，使得電流擴(kuò)展層與P型層呈圖案化，通過移除發(fā)光外延疊層表面上容易導(dǎo)電與易吸光的物質(zhì)，減少金屬與殘留物在外延缺陷表面上，改善外延缺陷，從而提升LED抗靜電能力與亮度。
【專利說明】一種提升LED抗靜電能力與亮度的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及LED制程領(lǐng)域，特別是指一種LED提升抗靜電能力的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 發(fā)光二極管(英文為Light Emitting Diode,簡稱LED)是半導(dǎo)體二極管的一種，它 能將電能轉(zhuǎn)化為光能，發(fā)出黃、綠、藍(lán)等各種顏色的可見光及紅外和紫外不可見光。與小白 熾燈泡及氖燈相比，它具有工作電壓和電流低、可靠性高、壽命長且可方便調(diào)節(jié)發(fā)光亮度等 優(yōu)點(diǎn)由于發(fā)光二極管材料本身具備有發(fā)出紅光、橘光、黃光甚至到黃綠光的特性，而且發(fā)光 二極管所使用的材料本身是高直接能隙的材料，所以可來達(dá)到應(yīng)用高光亮度發(fā)光二極管的 發(fā)展。
[0003] 以氮化鎵（GaN)發(fā)光二極管為例，可以通過控制材料的組成來制作各種色光的發(fā) 光二極管，因此其相關(guān)技術(shù)成為近年來業(yè)界積極研發(fā)的焦點(diǎn)。氮化鎵發(fā)光二極管，例如除了 在各種電子時(shí)鐘、手機(jī)等消費(fèi)性電子裝置的顯示功能的傳統(tǒng)應(yīng)用之外，因?yàn)槠湓诹炼扰c發(fā) 光效率等方面的技術(shù)突破，更逐漸應(yīng)用在戶外顯示板、車用照明等領(lǐng)域。
[0004] 當(dāng)應(yīng)用在這些戶外照明顯示設(shè)備時(shí)，氮化鎵發(fā)光二極管除了要具有高亮度與高 發(fā)光效率外，另外很重要的要求就是要具有相當(dāng)高的抗靜電（Electrostatic Discharge, ESD)能力，以便長時(shí)間在戶外的苛刻環(huán)境下運(yùn)作，而具有實(shí)用價(jià)值。
[0005] 如圖1所示，公知的氮化鎵發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)是以氮化鎵的氮化物外延生長在通常 是由藍(lán)寶石（Sapphire)所構(gòu)成的基板上。氮化鎵和藍(lán)寶石基板的晶格常數(shù)的不匹配常會造 成過大應(yīng)力的累積，使得氮化鎵發(fā)光二極管的外延生長品質(zhì)不佳，進(jìn)而影響其承受ESD的 能力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種LED的制備方法，提高LED提升抗靜電能力 與亮度，減少LED的制程工序，從而減少制程工時(shí)。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的提供技術(shù)方案為：一種提升LED抗靜電能力與亮 度的制備方法，包括步驟：提供一基板；在所述基板上形成發(fā)光外延疊層，其從下至上至少 包含N型層、發(fā)光層和P型層；在所述P型層上形成電流擴(kuò)展層；從電流擴(kuò)展層表面往下挖 孔貫穿電流擴(kuò)展層，直至部分P型層內(nèi)，使得電流擴(kuò)展層與P型層呈圖案化，通過移除容易 導(dǎo)電與易吸光的物質(zhì)，減少金屬與殘留物在外延缺陷表面上，從而提升LED抗靜電能力與 亮度。
[0008] 優(yōu)選的，所述挖孔后的電流擴(kuò)展層或P型層具有周期性或隨機(jī)性圖案。
[0009] 優(yōu)選的，所述挖孔方式為ICP或是RIE或是化學(xué)蝕刻或是剝離或是雷射燒結(jié)中的 一種或其它任意組合。
[0010] 優(yōu)選的，所述隨機(jī)性圖案的挖孔位置對應(yīng)外延缺陷表面的位置。
[0011] 優(yōu)選的，采用以下方法形成隨機(jī)圖案：采用一超高解析度自動光學(xué)檢測機(jī)掃描所 述形成的發(fā)光外延疊層表面，獲取外延表面缺陷位置圖；在所述發(fā)光外延疊層表面涂布一 掩膜層，以所述缺陷位置圖作為掩膜圖案，蝕刻所述發(fā)光外延疊層缺陷處的電流擴(kuò)展層，并 延伸至部分P型層，形成孔洞結(jié)構(gòu)。
[0012] 優(yōu)選的，采用一高解析LED顯示屏呈現(xiàn)所述缺陷位置圖，并曝光至所述發(fā)光外延 疊層表面，獲得掩膜圖案。
[0013] 優(yōu)選的，所述P型層從下至上依次包括P型電子阻擋層、P型氮化鎵層和P型接觸 層，挖孔至P型接觸層內(nèi)部或者直至露出P型氮化鎵層表面。
[0014] 優(yōu)選的，所述挖孔至P型層內(nèi)的深度為廣200nm，更優(yōu)選地，深度為l(T20nm。
[0015] 優(yōu)選的，所述圖案化P型層由若干個凹洞組成，其寬度為ΙμπΓ?ΟΟμπι。
[0016] 本發(fā)明的有益效果包括：通過移除發(fā)光外延疊層表面容易導(dǎo)電和易吸光的物質(zhì)， 減少金屬與殘留物在外延缺陷表面上，抗靜電能力（ESD)的良率和亮度均可提升5%以上， 不影響正向操作電壓。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí) 施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。此外，附圖數(shù)據(jù)是描述概要，不是按 比例繪制。
[0018] 圖1為公知的發(fā)光二極管芯片剖視圖。
[0019] 圖2飛為本實(shí)施例1之制作發(fā)光二極管芯片的工藝流程示意圖，其中圖5為圖4 的俯視圖。
[0020] 圖6~7為本實(shí)施例2之制作發(fā)光二極管芯片的工藝流程示意圖，其中圖7為圖6 的俯視圖。
[0021] 圖示說明： 基板 101，201，301 ;Ν 型層 102,202,302 ;發(fā)光層 103,203,303 ;Ρ 型電子阻擋層 104， 204, 304 ;Ρ 型氮化鎵層 105, 205, 305 ;Ρ 型接觸層 106, 206, 306 ;電流擴(kuò)展層 107, 207, 307 ; 孔洞結(jié)構(gòu) 208, 308 ;Ρ 電極 108, 209, 309 ;Ν 電極 109, 210, 310 ;外延缺陷 311。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合示意圖對本發(fā)明的LED芯片結(jié)構(gòu)及其制備方法進(jìn)行詳細(xì)的描述，借此對 本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以 實(shí)施。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個實(shí)施例以及各實(shí)施例中的各個特征 可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0023] 實(shí)施例1 如圖4和5所示，發(fā)光二極管芯片，從下至上依次包括：藍(lán)寶石（A1203)基板201、N型 層202、發(fā)光層203、具有孔洞結(jié)構(gòu)208的P型層和電流擴(kuò)展層207,以及P電極209和N電 極210,其中N型層、發(fā)光層和P型層構(gòu)成發(fā)光外延疊層，具體地：P型層包括P型電子阻擋 層204、P型氮化物層205和P型接觸層206。下面結(jié)合制備方法進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0024] 如圖2所示，首先在藍(lán)寶石基板201上形成Si摻濃度為1. 5X 1019cnT3的N型層 (GaN) 202,接著生長多量子阱有源區(qū)（MQW)作為發(fā)光層203,然后生長約200nm厚的P型 Α1α?56&(ι.85Ν層作為P型電子阻擋層204、約300nm厚的Mg摻濃度為5X 1019cm_3的P型氮 化物層（GaN) 205和高摻雜的P型接觸層（InGaN) 206,外延生長結(jié)束后，在溫度為400°C至 520°C之間，在純氮?dú)猸h(huán)境中對外延片退火5~20分鐘。接著通過蒸鍍方式，在P型接觸層上 形成電流擴(kuò)展層207,形成外延晶片，電流擴(kuò)展層可以選用氧化銦錫（ITO)或氧化鋅（ZnO) 或氧化鎘錫（CTO)或氧化銦（InO)或銦（In)摻雜氧化鋅（ZnO)或鋁（A1)摻雜氧化鋅（ZnO) 或鎵（Ga)摻雜氧化鋅（ZnO)中的一種或其它任意組合，在本實(shí)施例優(yōu)選ITO作為電流擴(kuò)展 層。由于本實(shí)施例基板選用絕緣的藍(lán)寶石基板，需要制作同面電極，故采用干法蝕刻工藝， 從電流擴(kuò)展層207表面蝕刻至N型層202,使得部分N型層平臺裸露出來，用于后續(xù)制作N 電極。
[0025] 如圖3所示，從ΙΤ0電流擴(kuò)展層207表面往下挖孔貫穿電流擴(kuò)展層，直至部分P型 層內(nèi)，使得電流擴(kuò)展層與P型層呈周期性圖案化，通過移除容易導(dǎo)電與易吸光的物質(zhì)，減少 金屬與殘留物在外延缺陷表面上，從而提升LED抗靜電能力與亮度。具體來說，挖孔方式可 以選用ICP或是RIE或是化學(xué)蝕刻或是剝離或是雷射燒結(jié)中的一種或其它任意組合，在本 實(shí)施例優(yōu)選通過ICP蝕刻將電流擴(kuò)展層與P型層周期性圖案化，從而獲得孔洞結(jié)構(gòu)208,該 孔洞結(jié)構(gòu)包括若干個成周期性分布的凹洞，凹洞的寬度范圍為1 μ πΓ?ΟΟ μ m，在本實(shí)施例優(yōu) 選ΙΟμπι;由于P型層中的P型接觸層206存在容易吸光的現(xiàn)象，所以通過挖孔方式，不但可 以減少金屬與殘留物在外延缺陷表面上，還可以減少易吸光的物質(zhì)，從而使得抗靜電能力 (ESD)的良率和亮度均可提升5%以上，在本實(shí)施例優(yōu)選蝕刻的深度為直至露出P型氮化物 層的表面即可，孔洞結(jié)構(gòu)208中處于P型層內(nèi)的深度為200nm以下，更優(yōu)化地為l(T20nm。
[0026] 如圖4和5所示，分別在ΙΤ0電流擴(kuò)展層207和裸露的N型層202上制作P電極 209和N電極210,需要指出的是，在本實(shí)施例裸露的N型層202平臺是孔洞結(jié)構(gòu)208前形 成的，而應(yīng)當(dāng)知道，裸露的N型層202也可以在形成孔洞結(jié)構(gòu)208之后進(jìn)行，其蝕刻方式也 不限于干法蝕刻，亦可選用濕法蝕刻。
[0027] 實(shí)施例2 如圖6和7所示，與實(shí)施例1不同的是，本實(shí)施的孔洞結(jié)構(gòu)308是在外延缺陷表面的位 置隨機(jī)形成的，即：孔洞結(jié)構(gòu)308僅在有外延缺陷311的表面部位形成，而無外延缺陷的表 面并不挖孔。具體來說，先使用超高解析度Α0Ι (自動光學(xué)檢測機(jī)）掃描所述形成的發(fā)光外 延疊層表面，用電腦記錄下外延表面缺陷的位置圖（如坐標(biāo)和大小）；然后將外延缺陷位置 圖電腦化轉(zhuǎn)檔之后，傳送到高解析LED顯示屏顯示；再將掃描過的外延晶片，涂布上掩膜層 (如光刻膠)，利用高解析LED顯示屏顯示圖形，曝光至所述發(fā)光外延疊層表面，獲得掩膜圖 案；最后，采用RIE蝕刻所述發(fā)光外延疊層缺陷處的電流擴(kuò)展層307,并延伸至P型接觸層 306,即可達(dá)成在具有外延缺陷311表面位置形成孔洞結(jié)構(gòu)308。由于本實(shí)施例只需在具有 外延缺陷的表面位置(特定位置）進(jìn)行挖孔，而外延缺陷本身具有隨機(jī)性分布的特點(diǎn)，故獲 得的孔洞結(jié)構(gòu)具有隨機(jī)性圖案，從而有效地改善發(fā)光二極管芯片的ESD能力并提升亮度。
[0028] 需要指出的是，雖然上述實(shí)施例示意出的是水平結(jié)構(gòu)的LED芯片，但是其提升LED 抗靜電能力與亮度的制備方法同樣適用于垂直或倒裝結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管芯片。
【權(quán)利要求】
1. 一種提升LED抗靜電能力與亮度的制備方法，包括步驟： 提供一基板； 在所述基板上形成發(fā)光外延疊層，其從下至上至少包含N型層、發(fā)光層和P型層； 在所述P型層上形成電流擴(kuò)展層； 從電流擴(kuò)展層表面往下挖孔至部分P型層內(nèi)，使得電流擴(kuò)展層與P型層呈圖案化，通 過移除發(fā)光外延疊層表面上容易導(dǎo)電與易吸光的物質(zhì)，減少金屬與殘留物在外延缺陷表面 上，改善外延缺陷，從而提升LED抗靜電能力與亮度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提升LED抗靜電能力與亮度的制備方法，其特征在于： 所述挖孔后的電流擴(kuò)展層或P型層具有周期性或隨機(jī)性圖案。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種提升LED抗靜電能力與亮度的制備方法，其特征在于： 所述圖案為通過ICP或是RIE或是化學(xué)蝕刻或是剝離或是雷射燒結(jié)中的一種或其它任意組 合方式形成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種提升LED抗靜電能力與亮度的制備方法，其特征在于： 所述隨機(jī)性圖案的挖孔位置對應(yīng)外延缺陷表面的位置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種提升LED抗靜電能力與亮度的制備方法，其特征在于： 采用以下方法形成圖案：采用一超高解析度自動光學(xué)檢測機(jī)掃描所述形成的發(fā)光外延疊層 表面，獲取外延表面缺陷位置圖；在所述發(fā)光外延疊層表面涂布一掩膜層，以所述缺陷位置 圖作為掩膜圖案，蝕刻所述發(fā)光外延疊層缺陷處的電流擴(kuò)展層，并延伸至部分P型層，形成 孔洞結(jié)構(gòu)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種提升LED抗靜電能力與亮度的制備方法，其特征在于： 采用一高解析LED顯示屏呈現(xiàn)所述缺陷位置圖，并曝光至所述發(fā)光外延疊層表面，獲得掩 膜圖案。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提升LED抗靜電能力與亮度的制備方法，其特征在于： 所述P型層從下至上依次包括P型電子阻擋層、P型氮化鎵層和P型接觸層，挖孔至P型接 觸層內(nèi)部或者直至露出P型氮化鎵層表面。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提升LED抗靜電能力與亮度的制備方法，其特征在于： 所述挖孔至P型層內(nèi)的深度為廣200nm。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種提升LED抗靜電能力與亮度的制備方法，其特征在于： 所述挖孔至P型層內(nèi)的深度為l(T20nm。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提升LED抗靜電能力與亮度的制備方法，其特征在于： 所述圖案化P型層由若干個凹洞組成，其寬度為1 μ πΓ?ΟΟ μ m。
11. 一種發(fā)光二極管芯片，其特征在于：采用上述權(quán)利要求l~l〇所述的任意一種提升 LED抗靜電能力與亮度的制備方法制得。
【文檔編號】H01L33/06GK104064645SQ201410313767
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月3日
【發(fā)明者】莊家銘, 吳厚潤, 曾信義, 徐宸科, 林素慧 申請人:廈門市三安光電科技有限公司