一种电极无损伤且易焊线的GaAs基LED芯片的制备方法与流程

本发明涉及光电制造领域，具体涉及一种电极无损伤且易焊线的gaas基led芯片的制备方法。

背景技术：

随着半导体照明光源在城市景观、商业大屏幕、交通信号灯、手机及pda背光源等特殊照明领域的应用，以其饱满色光、无限混色、迅速切换、耐震、耐潮、冷温、超长寿、少维修等优势，半导体光源已成为全球最热门、最瞩目的光源，特别是led的发光效率正在大幅度提高，半导体照明被认为是21世纪最有可能进入普通照明领域的一种新型固态冷光源和最具发展前景的高技术领域之一。

led作为21世纪的照明新光源，同样亮度下，半导体灯耗电仅为普通白炽灯的l/10，而寿命却可以延长100倍。led器件是冷光源，光效高，工作电压低，耗电量小，体积小，可平面封装，易于开发轻薄型产品，结构坚固且寿命很长，光源本身不含汞、铅等有害物质，无红外和紫外污染，不会在生产和使用中产生对外界的污染。因此，半导体灯具有节能、环保、寿命长等特点，如同晶体管替代电子管一样，半导体灯替代传统的白炽灯和荧光灯，也将是大势所趋。无论从节约电能、降低温室气体排放的角度，还是从减少环境污染的角度，led作为新型照明光源都具有替代传统照明光源的极大潜力。

上世纪50年代，在ibmthomasj.watsonresearchcenter为代表的诸多知名研究机构的努力下，以gaas为代表的iii–v族半导体在半导体发光领域迅速崛起。之后随着金属有机物化学气相沉积（mocvd）技术的出现，使得高质量的iii–v族半导体的生长突破了技术壁垒，各种波长的半导体发光二极管器件相继涌入市场。由于半导体发光二极管相对于目前的发光器件具有效率高、寿命长、抗强力学冲击等特质，在世界范围内被看作新一代照明器件。

gaas基led芯片p电极制备一般采用湿法腐蚀法或负胶剥离法制备，湿法腐蚀法制备存在易出现电极侧蚀且因使用光刻胶保护电极表面易残留胶膜，负胶剥离法制备存在可能有负胶底膜导致电极不牢固的问题以及剥离时化学药品对电极表面腐蚀及损伤的问题，且电极制备后再进行减薄、n面au蒸镀的作业过程易对电极表面造成划伤导致电极外观异常影响焊线机识别造成产出率低。

中国专利文献cn105006507a公开的《gaas基发光二极管芯片上p电极的制备方法》，是在gaas基外延片gap粗糙表面上涂上负性光刻胶，然后进行光刻，在表面保留负性光刻胶的电极图形，再在gaas基外延片表面蒸镀上一层au膜，再将电极图形以外的金属剥离掉，在gaas基发光二极管芯片上得到p电极，此方法解决了湿法腐蚀易侧蚀的问题，但其使用负胶剥离可能会有负胶底膜导致电极不牢固问题且剥离时化学药品易对电极表面造成腐蚀和损伤。

技术实现要素：

本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种对电极表面无损伤且易焊线的电极无损伤且易焊线的gaas基led芯片的制备方法。

本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：

一种电极无损伤且易焊线的gaas基led芯片的制备方法，包括如下步骤：

a)在gaas衬底上生长外延层；

b)在外延层上沉积形成膜，并在膜光刻腐蚀制成电极图形；

c)在150℃-200℃的温度下对膜上沉积au膜，所述au膜的厚度小于膜的厚度；

d)在gaas衬底背面进行减薄处理，使其背面生长出au膜作为n电极；

e)对膜进行腐蚀，腐蚀完成后将原膜上的au膜剥离掉形成p电极，并对p电极进行退火处理。

上述步骤a)中gaas衬底上的外延层是通过金属有机化学气相沉积法制成。

上述步骤b)中的光刻腐蚀电极图形包括如下步骤：

b-1)通过光刻方式在膜上制备电极图形；

b-2)将浓度为96%的氟化铵溶液、含量为40%的氢氟酸以及纯水按照质量体积比为3:6:15或3:9:15的比例配置腐蚀液；

b-3)将光刻后的gaas基外延片放入腐蚀液中腐蚀5-8分钟，去除光刻胶。

为了易于腐蚀膜剥离作业，上述步骤b)中的电极图形为锥形孔。

上述步骤b)中的膜的厚度为2-3μm。

上述步骤d)中的gaas衬底减薄后的厚度为140-210μm，gaas衬底背面的au膜厚度为0.4-0.55μm。

上述步骤e)中的膜腐蚀包括如下步骤：

e-1)将浓度为96%的氟化铵溶液、含量为40%的氢氟酸以及纯水按照质量体积比为3:6:15或3:9:15的比例配置膜腐蚀液；

e-2)将步骤d)中形成n电极后的gaas基外延片放入膜腐蚀液中8-12分钟；

e-3）使用蓝膜将已经腐蚀掉的膜上的au膜粘掉。

上述退火处理时的退火温度为400℃-480℃。

本发明的有益效果是：通过先在外延片表面制备并腐蚀有电极图形的膜，再在膜上沉积au膜形成p电极，整个gaas基led芯片生产过程中不需使用胶，因此有效降低了有机物的擦刘，避免了现有技术中化学药品对电极表面的损失以及电极制备后作业过程对电极表面的划伤，且最终p电极制备前使用腐蚀液对腐蚀膜且对电极表面进行了无机溶剂的清洗使表面更洁净更易焊线，焊线不需要大压力即可焊接，避免了现有技术制备的gaas基led芯片难焊线、电极表面异常的问题，提高了生产效率及产出，流程简便，适合规模化生产。

附图说明

图1为gaas基led芯片的结构示意图；

图2为沉积膜并光刻电极图形后的结构示意图；

图3为在膜上沉积形成au膜的结构示意图；

图4为对gaas沉底减薄形成n电极的结构示意图；

图中，1.n电极2.gaas衬底3.外延层4.膜5.au膜6.p电极。

具体实施方式

下面结合附图1至附图4对本发明做进一步说明。

实施例1：一种电极无损伤且易焊线的gaas基led芯片的制备方法，包括如下步骤：a)在gaas衬底2上生长外延层3。b)在外延层3上沉积形成膜4，并在膜4光刻腐蚀制成电极图形，形成如附图2所示的结构。c)在150℃-200℃的温度下对膜4上沉积au膜5，au膜5的厚度小于膜4的厚度，形成如附图3所示的结构，膜4的厚度比au膜5厚尅起到保护电极的作用。d)在gaas衬底2背面进行减薄处理，使其背面生长出au膜作为n电极1，形成如附图4所示的结构。由于gaas衬底2在减薄过程中有膜4的保护作用，因此有效防止电极的松动。e)对膜4进行腐蚀，腐蚀完成后将原膜4上的au膜5剥离掉形成p电极6，并对p电极6进行退火处理，形成如附图1所示的gaas基led芯片。通过先在外延片表面制备并腐蚀有电极图形的膜4，再在膜4上沉积au膜5形成p电极6，整个gaas基led芯片生产过程中不需使用胶，因此有效降低了有机物的擦刘，避免了现有技术中化学药品对电极表面的损失以及电极制备后作业过程对电极表面的划伤，且最终p电极制备前使用腐蚀液对腐蚀膜且对电极表面进行了无机溶剂的清洗使表面更洁净更易焊线，焊线不需要大压力即可焊接，避免了现有技术制备的gaas基led芯片难焊线、电极表面异常的问题，提高了生产效率及产出，流程简便，适合规模化生产。

进一步的，步骤a)中gaas衬底2上的外延层3是通过金属有机化学气相沉积法制成。步骤b)中的电极图形为锥形孔，由于电极图形为锥形结构，因此使得蒸镀金属时不会蒸镀在电极图形的侧壁上，更易于后续腐蚀膜4剥离作业。优选的，步骤b)中的膜4的厚度为2-3μm。步骤d)中的gaas衬底2减薄后的厚度为140-210μm，gaas衬底2背面的au膜厚度为0.4-0.55μm。退火处理时的退火温度为400℃-480℃。

实施例2：

步骤b)中的光刻腐蚀电极图形的制造方法相对于实施例1而言具体包括如下步骤：b-1)通过光刻方式在膜4上制备电极图形；b-2)将浓度为96%的氟化铵溶液、含量为40%的氢氟酸以及纯水按照质量体积比为3:6:15或3:9:15的比例配置腐蚀液；b-3)将光刻后的gaas基外延片放入腐蚀液中腐蚀5-8分钟，去除光刻胶。

实施例3

步骤e)中的膜腐蚀的制造方法相对于实施例1而言具体包括如下步骤：

e-1)将浓度为96%的氟化铵溶液、含量为40%的氢氟酸以及纯水按照质量体积比为3:6:15或3:9:15的比例配置膜腐蚀液；

e-2)将步骤d)中形成n电极1后的gaas基外延片放入膜腐蚀液中8-12分钟；

e-3）使用蓝膜将已经腐蚀掉的膜4上的au膜5粘掉。