专利名称：氮化镓基垂直结构发光二极管电极结构的制作方法
技术领域：
本发明属于半导体技术领域，特别是指氮化镓基垂直结构发光二极管电极结构的 制作方法。
背景技术：
GaN基LED的器件结构，主要经历了正装结构、倒装结构，以及目前广为国际上重 视的垂直结构三个主要阶段。本质上讲，前两种器件结构——倒装结构、正装结构均没有摆 脱蓝宝石衬底对器件结构设计的束缚。2004年开始，垂直结构得到了人们的广泛关注，垂直 结构通过热压键合、激光剥离(LLO)等工艺，将GaN外延结构从蓝宝石转移到Cu、Si等具有 良好电、热传导特性的衬底材料上，器件电极上下垂直分布，从而彻底解决了正装、倒装结 构GaN基LED器件中因为电极平面分布、电流侧向注入导致的诸如散热，电流分布不均勻、 可靠性等一系列问题。因此，垂直结构也被称为是继正装、倒装之后的第三代GaN基LED器 件结构，很有可能取代现有的器件结构而成为GaN基LED技术主流。垂直结构LED的发光效率是最重要的一个技术指标，进一步提高其发光效率是 LED走向通用照明领域的必经之路，也是目前面临的一个最大的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种氮化镓基垂直结构发光二极管电极结构制作的方 法。即在P型氮化镓芯片台面上特定区域加入绝缘薄膜阻挡电流的注入，该区域正好与N电 极图形重合。在同样的注入电流下该设计能加强N电极周围区域的电流注入，降低了 N电 极下方无用的电注入发光，从而提高了发光效率。本发明提供一种氮化镓基垂直结构发光二极管电极结构的制作方法，包括如下步 骤步骤1 取一具有蓝宝石衬底的氮化镓LED外延片，将该具有蓝宝石衬底的氮化镓 LED外延片上的外延层的四周刻蚀，形成台面，该台面是LED的发光区域；步骤2 在台面上的外延层的四周制作侧壁绝缘薄膜，在外延层的部分上表面区 域制作电极绝缘薄膜；步骤3 在台面的整个上表面制作P电极，该P电极覆盖电极绝缘薄膜、侧壁绝缘 薄膜和外延层的上表面；步骤4 然后用键合或电镀的方式，在P电极的上表面制作转移衬底；步骤5 采用激光剥离去除外延片的蓝宝石衬底；步骤6 在去除衬底后的外延层的部分表面区域制作N电极，该部分表面区域是电 极绝缘薄膜的正上方，完成氮化镓基垂直结构发光二极管芯片隔离的制作。其中P电极的材料是镍、银、钼、钯、金或ΙΤ0，或镍、银、钼、钯、金、ITO中的几种材 料的组合。其中转移衬底的材料为铜、铜_钨合金、镍或硅。
其中绝缘薄膜和绝缘薄膜的材料是氧化硅、氮化硅、氧化铝或绝缘的聚合物。其中N 电极的材料是 Ti、Al、Cr、ΙΤ0、Pd 或 Au，或 Ti、Al、Cr、ΙΤ0、Pd、Au 中的几 种材料的组合。其中N电极的图形与绝缘薄膜的图形相同或相近，并且能上下相套。其中N电极的图形面积占台面总面积的至30%。
为使审查员能进一步了解本发明的结构、特征及其目的，以下结合附图及较佳具 体实施例的详细说明如后，其中图1是本发明的蓝宝石衬底上的芯片台面示意图。图2为本发明的芯片台面在制作完绝缘薄膜图形后的示意图。图3是本发明的芯片台面在制作完P电极和转移衬底后的示意图。图4是本发明的芯片台面在进行激光剥离去蓝宝石衬底后的示意图。图5是本发明的芯片台面在制作完N电极后的示意图。
具体实施例方式请参阅图1-图5所示，本发明提供一种氮化镓基垂直结构发光二极管电极结构的 制作方法。，包括如下步骤步骤1 取一具有蓝宝石衬底的氮化镓LED外延片100 (图1中)，利用光刻和刻蚀 技术，将该具有蓝宝石衬底的氮化镓LED外延片100上的外延层40的四周刻蚀，形成台面 501 (图1中)，该台面501是LED的发光区域，刻蚀的方法包括ICP刻蚀、RIE刻蚀和激光 划刻；步骤2 在台面501上的外延层40的四周制作绝缘薄膜20，在外延层40的部分上 表面区域制作绝缘薄膜10(图2中)，绝缘薄膜20和绝缘薄膜10的材料是氧化硅、氮化硅 介质膜、氧化铝或绝缘的聚合物；步骤3 在台面501的整个上表面制作P电极30，该P电极30覆盖绝缘薄膜10、 绝缘薄膜20和外延层40的上表面，该P电极30的材料是镍、银、钼、钯、金或ΙΤ0，或镍、银、 钼、钯、金、ITO中的几种材料的组合；步骤4 然后用键合或电镀的方式，在P电极30的上表面制作转移衬底60，该转移 衬底60的材料为铜、铜-钨合金、镍或硅，转移衬底60的厚度在80um至IOOOum之间；步骤5 采用激光剥离去除外延片100的蓝宝石衬底50，该激光的能量密度要足以 使蓝宝石衬底50完全脱离外延层40 ；步骤6 在去除衬底50后的外延层40的部分表面区域制作N电极70，该部分表面 区域是绝缘薄膜10的正上方，该N电极70的材料是Ti、Al、Cr、ΙΤ0, Pd或Au，或Ti、Al、 Cr、ΙΤ0, Pd、Au中的几种材料的组合，该N电极70的图形与在台面501内的绝缘薄膜10 的图形相同或相近，并且能上下相套。该N电极70的图形面积占台面501总面积的至 30 %，完成氮化镓基垂直结构发光二极管芯片隔离的制作。本发明关键在于使N电极的图形与台面内外延层上的绝缘薄膜图形重合。通过精 确的光刻对准工艺实现N电极图形与绝缘薄膜图形重合，使更多的电流注入能出光的区域
4来提高芯片的发光效率。请参阅图1及图2所示，本发明提供一种氮化镓基垂直结构发光二极管电极新结 构的制作方法，包括步骤1 取一具有蓝宝石衬底的氮化镓LED外延片100，将该具有蓝宝石衬底的氮 化镓LED外延片100上的外延层40的四周刻蚀，形成台面501，该台面501是LED的发光区 域；步骤2 在台面501上的外延层40的四周制作绝缘薄膜20，在外延层40的部分上 表面区域制作绝缘薄膜10 ；步骤3 在台面501的整个上表面制作P电极30，该P电极30覆盖绝缘薄膜10、 绝缘薄膜20和外延层40的上表面；步骤4 然后用键合或电镀的方式，在P电极30的上表面制作转移衬底60 ；步骤5 采用激光剥离去除外延片100的蓝宝石衬底50 ；步骤6 在去除衬底50后的外延层40的部分表面区域制作N电极70，该部分表面 区域是绝缘薄膜10的正上方，完成氮化镓基垂直结构发光二极管芯片隔离的制作。用此方法设计制作的电极能提高垂直结构氮化镓LED的发光效率。实施例请参阅图1及图2所示，本发明种氮化镓基垂直结构发光二极管电极新结构的制 作方法，包括如下步骤步骤1 取一具有蓝宝石衬底的氮化镓LED外延片100，通过光刻技术和ICP刻 蚀技术将该具有蓝宝石衬底的氮化镓LED外延片100上的外延层40的四周刻蚀，形成 IOOOum*IOOOum的台面501，该台面501是LED的发光区域；步骤2 利用PECVD技术在台面501上沉积2000埃Si02层，然后通过光刻和腐蚀 的办法形成所需要的图形，这样就能在外延层40的四周形成绝缘薄膜20，在外延层40的部 分上表面区域形成绝缘薄膜10 ；步骤3 通过电子束蒸发技术在整个台面501的上表面沉积金属薄膜Ni/Ag/Ni，其 厚度是10/2000/500埃，该金属薄膜就是P电极30，该P电极30覆盖绝缘薄膜20与外延层 40的上表面；步骤4 选用酸性硫酸铜电镀液在P电极30的上表面电镀金属铜，镀层的厚度为 300um，该镀层就是转移衬底60，至此该结构已经具备了蓝宝石衬底50和转移衬底60 ；步骤5 采用激光剥离技术去除外延片100的蓝宝石衬底50，其中激光束为能量密 度是800mj/cm2，大小为1100*1 IOOum的激光光斑，该能量密度要能够使衬底50完全脱离外 延层40，但同时不能太大以免对外延层40造成破坏；步骤6 通过光刻技术、电子束蒸发技术和金属剥离技术在去除衬底50后的外延 层40的表面沉积金属薄膜Cr/Au，其厚度是100/3000埃，该金属薄膜就是N电极70，该N 电极70位于绝缘薄膜10的正上方，该N电极70的图形与绝缘薄膜10的图形相同或相近， 并且能上下相套，完成氮化镓基垂直结构发光二极管芯片隔离的制作。以上所述，仅为本发明中的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任 何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变换或替换，都应涵盖在 本发明的包含范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
权利要求
一种氮化镓基垂直结构发光二极管电极结构的制作方法，包括如下步骤步骤1取一具有蓝宝石衬底的氮化镓LED外延片，将该具有蓝宝石衬底的氮化镓LED外延片上的外延层的四周刻蚀，形成台面，该台面是LED的发光区域；步骤2在台面上的外延层的四周制作侧壁绝缘薄膜，在外延层的部分上表面区域制作电极绝缘薄膜；步骤3在台面的整个上表面制作P电极，该P电极覆盖电极绝缘薄膜、侧壁绝缘薄膜和外延层的上表面；步骤4然后用键合或电镀的方式，在P电极的上表面制作转移衬底；步骤5采用激光剥离去除外延片的蓝宝石衬底；步骤6在去除衬底后的外延层的部分表面区域制作N电极，该部分表面区域是电极绝缘薄膜的正上方，完成氮化镓基垂直结构发光二极管芯片隔离的制作。
2.根据权利要求1所述的氮化镓基垂直结构发光二极管芯片隔离方法，其中P电极的 材料是镍、银、钼、钯、金或ΙΤ0，或镍、银、钼、钯、金、ITO中的几种材料的组合。
3.根据权利要求1所述的氮化镓基垂直结构发光二极管芯片隔离方法，其中转移衬底 的材料为铜、铜_钨合金、镍或硅。
4.根据权利要求1所述的氮化镓基垂直结构发光二极管芯片隔离方法，其中绝缘薄膜 和绝缘薄膜的材料是氧化硅、氮化硅、氧化铝或绝缘的聚合物。
5.根据权利要求1所述的氮化镓基垂直结构发光二极管芯片隔离方法，其中N电极的 材料是Ti、Al、Cr、ITO、Pd或Au，或Ti、Al、Cr、ITO、Pd、Au中的几种材料的组合。
6.根据权利要求1所述的氮化镓基垂直结构发光二极管芯片隔离方法，其中N电极的 图形与绝缘薄膜的图形相同或相近，并且能上下相套。
7.根据权利要求1所述的氮化镓基垂直结构发光二极管芯片隔离方法，其中N电极的 图形面积占台面总面积的至30%。
全文摘要
一种氮化镓基垂直结构发光二极管电极结构的制作方法，包括如下步骤步骤1取一具有蓝宝石衬底的氮化镓LED外延片，将该具有蓝宝石衬底的氮化镓LED外延片上的外延层的四周刻蚀，形成台面，该台面是LED的发光区域；步骤2在台面上及外延层的四周，并覆盖部分外延层四周的上表面制作绝缘薄膜；步骤3在绝缘薄膜上及覆盖外延层的上表面制作P电极；步骤4然后用键合或电镀的方式，在P电极的上表面制作转移衬底；步骤5采用激光剥离去除外延片中的蓝宝石衬底；步骤6在去除衬底后的外延层的表面制作N电极，完成氮化镓基垂直结构发光二极管电极结构的制作。
文档编号H01L33/36GK101937957SQ201010251508
公开日2011年1月5日 申请日期2010年8月11日 优先权日2010年8月11日
发明者伊晓燕, 刘志强, 汪炼成, 王国宏, 王莉, 郭恩卿 申请人:中国科学院半导体研究所