LED芯片的制作方法与流程

本申请涉及led制作
技术领域：
，具体地说，涉及一种能够提升芯片亮度的led芯片的制作方法。
背景技术：
：随着第三代半导体技术的蓬勃发展，led照明以体积小、耗电量低、使用寿命长、高亮度、环保、坚固耐用等优点受到广大消费者认可，成为社会发展的焦点，国内生产led的规模也在逐步扩大，市场上对led亮度和光效的需求与日俱增。gan基led芯片内是半导体照明的“动力”，近年来性能得到大幅度提升，生产成本也不断降低，为半导体照明走进千家万户作出突出贡献。常规的led芯片制造流程中，在完成透明导电层的蒸镀后通常要经过匀胶、浸泡碱性显影液、浸泡碱性去胶液灯溶剂的步骤，这些处理过程中的溶液对透明导电层造成很大的腐蚀作用，同时光刻胶也容易残留在透明导电层的表面，大大降低了透明导电层的穿透率，影响了led芯片的亮度。因此进一步提升led芯片光效仍是led照明行业的重要研究方向。技术实现要素：有鉴于此，本申请所要解决的技术问题是提供了一种led芯片的制作方法，在完成透明导电层的沉积后，立即将透明导电层进行退火处理，使透明导电层变为致密融合状态，抗酸碱溶液腐蚀能力更强，这样制备出的透明导电层的穿透率高，可有效提升led芯片的亮度。为了解决上述技术问题，本申请有如下技术方案：本申请提供一种led芯片的制作方法，其特征在于，依次包括：制作包含gan基的led外延片，所述led外延片包括依次设置的蓝宝石衬底、生长在所述蓝宝石衬底上的n型gan层、以及生长在所述n型gan层上的有源区量子阱层、以及生长在所述有源区量子阱层上的p型gan层；在270℃-330℃气氛下，沉积透明导电层，所述透明导电层的厚度为20nm至300nm；将所述透明导电层进行退火处理，使所述透明导电层变为致密融合状态并与所述p型gan层形成欧姆接触，其中，退火处理的温度为500℃至680℃，退火处理的时间为2min-20min；通过光刻、刻蚀和清洗去胶使n型gan层部分裸露，制作出发光区台面；通过光刻和刻蚀将所述p型gan层边缘区域的透明导电层去除；在所述p型gan层边缘区域沉积sio2钝化层，使所述sio2钝化层覆盖部分所述透明导电层、所述p型gan层的边缘区域、所述有源区量子阱层的侧面以及部分所述n型gan层，并经过光刻、刻蚀、去胶清洗漏出待蒸镀的p型电极区域、p型焊盘区域、n型电极区域和n型焊盘区域；在所述p型电极区域、所述p型焊盘区域、所述n型电极区域和所述n型焊盘区域分别制备p型电极、p型焊盘、n型电极和n型焊盘，形成led芯片组合；将所述led芯片组合进行退火处理并切割形成多个单独的led芯片。可选地，其中：在制作所述led外延片之后、沉积所述透明导电层之前，还包括：在所述p型gan层表面沉积sio2电流阻挡层，所述电流阻挡层的厚度为60nm至500nm，并通过光刻、刻蚀、清洗去胶对所述电流阻挡层进行处理，形成电流阻挡层图形。可选地，其中：在所述p型gan层上沉积sio2电流阻挡层的方法为离子源辅助沉积方法或等离子体增强化学气相沉积法。可选地，其中：沉积所述透明导电层的方法为蒸镀沉积、溅射沉积或反应等离子沉积。可选地，其中：所述透明导电层的材料为氧化铟锡。可选地，其中：将所述透明导电层进行退火处理的方法为高温炉管退火法或快速退火炉退火法。可选地，其中：所述通过光刻、刻蚀和清洗去胶使n型gan层部分裸露，其中刻蚀的方法为干法刻蚀或湿法刻蚀。可选地，其中：所述干法刻蚀为反应离子刻蚀或感应耦合等离子体刻蚀。可选地，其中：在所述p型gan层边缘区域沉积sio2钝化层的方法为离子源辅助沉积或等离子体增强化学气相沉积。与现有技术相比，本申请所述的方法，达到了如下效果：本申请所提供的led芯片的制作方法中，在完成透明导电层的沉积后，立即将透明导电层进行退火处理，中间没有经过其他溶液的处理，如此可保证透明导电层表面的洁净度，同时在高温退火后的透明导电层变为了致密融合状态，致密融合状态的透明导电层抗酸碱溶液腐蚀能力更强，在此基础上执行后续的光刻、刻蚀和清洗去胶的步骤时，所采用的酸碱溶液对透明导电层所造成的腐蚀作用将大大减小，光刻胶也不易残留在透明导电层的表面，通过此种方式制备出的led芯片中的透明导电层的穿透率更高，可以有效提升led芯片的亮度。此外，由于在经过退火处理后，透明导电层变得更加致密，在湿法腐蚀的时候可以更加精准地控制透明导电层的线宽，工艺一致性更好。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1所示为本申请实施例所提供的led芯片的制作方法的一种流程图；图2为所示为本申请实施例所提供的led芯片的一种截面图；图3所示为本申请实施例所提供的led芯片的制作方法的另一种流程图；图4为所示为本申请实施例所提供的led芯片的另一种截面图；其中，1、蓝宝石衬底，2、n型gan层，3、量子阱层，4、p型gan层，5、透明导电层，6、p型电极，7、p型焊盘，8、n型电极，9、n型焊盘，10、钝化层，11、电流阻挡层。具体实施方式如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。实施例1参见图1所示为本申请实施例所提供的led芯片的制作方法的一种流程图，图2所示为利用图1所示实施例的方法所制作出的led芯片的一种结构图，参见图1和图2，本申请提供一种led芯片的制作方法，依次包括：步骤101、制作包含gan基的led外延片，所述led外延片包括依次设置的蓝宝石衬底、生长在所述蓝宝石衬底上的n型gan层、以及生长在所述n型gan层上的有源区量子阱层、以及生长在所述有源区量子阱层上的p型gan层；步骤102、在270℃-330℃气氛下，沉积透明导电层，所述透明导电层的厚度为20nm至300nm；步骤103、将所述透明导电层进行退火处理，使所述透明导电层变为致密融合状态并与所述p型gan层形成欧姆接触，其中，退火处理的温度为500℃至680℃，退火处理的时间为2min-20min；步骤104、通过光刻、刻蚀和清洗去胶使n型gan层部分裸露，制作出发光区台面；步骤105、通过光刻和刻蚀将所述p型gan层边缘区域的透明导电层去除；步骤106、在所述p型gan层边缘区域沉积sio2钝化层，使所述sio2钝化层覆盖部分所述透明导电层、所述p型gan层的边缘区域、所述有源区量子阱层的侧面以及部分所述n型gan层，并经过光刻、刻蚀、去胶清洗漏出待蒸镀的p型电极区域、p型焊盘区域、n型电极区域和n型焊盘区域；步骤107、在所述p型电极区域、所述p型焊盘区域、所述n型电极区域和所述n型焊盘区域分别制备p型电极、p型焊盘、n型电极和n型焊盘，形成led芯片组合；步骤108、将所述led芯片组合切割形成多个单独的led芯片。具体地，本申请通过步骤101制作包含gan基的led外延片，该外延片依次包括蓝宝石衬底、n型gan层、有源区量子阱层和p型gan层，其中有源区量子阱层包含多对ingan/gan阱垒结构，该有源区量子阱层即为发光层，生长该发光层的具体过程可以为：保持反应腔压力300mbar-400mbar、温度700℃-750℃，通入流量为50000sccm-70000sccm的nh3、20sccm-40sccm的tmga、1500sccm-2000sccm的tmin、100l/min-130l/min的n2，生长掺杂in的厚度为2.5nm-3.5nm的inxga(1-x)n层，x＝0.20-0.25，发光波长450nm-455nm；接着升高温度至750℃-850℃，保持反应腔压力300mbar-400mbar，通入流量为50000sccm-70000sccm的nh3、20sccm-100sccm的tmga、100l/min-130l/min的n2，生长8nm-15nm的gan层；重复inxga(1-x)n的生长，然后重复gan的生长，交替生长inxga(1-x)n/gan发光层，控制周期数为7-15个。在完成包含gan基的led外延片的制作后，通过步骤102在led外延片上沉积透明导电层，在完成透明导电层的沉积后，通过步骤103立即将透明导电层进行退火处理，中间没有经过任何其他溶液的处理，如此可保证透明导电层表面的洁净度，同时在高温退火后的透明导电层变为了致密融合状态，致密融合状态的透明导电层抗酸碱溶液腐蚀能力更强，在此基础上执行后续的光刻、刻蚀和清洗去胶的步骤时，所采用的酸碱溶液对透明导电层所造成的腐蚀作用将大大减小，光刻胶也不易残留在透明导电层的表面，通过此种方式制备出的led芯片中的透明导电层的穿透率更高，可以有效提升led芯片的亮度。此外，由于在经过退火处理后，透明导电层变得更加致密，在湿法腐蚀的时候可以更加精准地控制透明导电层的线宽，工艺一致性更好。可选地，上述步骤102中，在p型gan层上沉积透明导电层的方式可以是普通蒸镀沉积，也可以是溅射(sputter)沉积或者反应离子沉积(rfd)。本申请中的透明导电层的材料可选为氧化铟锡(ito)，氧化铟锡材料具有良好的穿透率和导电率，能够为提高led芯片的光效作出很大贡献。本社区采用氧化铟锡作为透明导电层的材料，有利于提升led芯片的发光效率。上述步骤103中，在完成透明导电层的沉积后即对该透明导电层进行退火处理，此处的退火处理可采用普通炉管退火，也可采用快速退火(rta)，这两种退火方式，均可以保证透明导电层表面的清洁度，而且采用这两种退火方式均能够使透明导电层发生融合而且变得更加致密，使透明导电层抗酸碱溶液腐蚀能力更强，从而使透明导电层的穿透率变得更高，有利于进一步提升led芯片的亮度。上述步骤104中，通过光刻、刻蚀和清洗去胶使n型gan层部分裸露，其中，光刻可采用黄光光刻的方式实现，刻蚀的方法为干法刻蚀或湿法刻蚀。上述湿法刻蚀是将刻蚀材料浸泡在腐蚀液中进行腐蚀的技术，腐蚀液可采用稀释的盐酸等，湿法刻蚀是纯化学刻蚀，具有优良的选择性，刻蚀完挡墙薄膜就会停止，而不会损坏下面一层其他材料的薄膜。上述干法刻蚀为反应离子刻蚀或感应耦合等离子体刻蚀。当气体以等离子形式存在时，它具备两个特点，一方面等离子体中的这些气体化学活性比常态下时要强很多，根据被刻蚀材料的不同，选择合适的气体，就可以更快递与材料进行反应，实现刻蚀去除的目的；另一方面，还可以利用电场对等离子体进行引导和加速，使其具备一定能量，当其轰击被刻蚀物的表面时，会将被刻蚀物材料的原子击出，从而达到利用物理上的能量转移来实现刻蚀的目的。本申请采用反应离子刻蚀或感应耦合离子体刻蚀，这些工艺通过活性离子对对应膜层进行物理轰击和化学反应双重作用刻蚀，同时具有各向异性和选择性的优点，因此能够对对应的膜层进行精确刻蚀，使n型gan层的部分区域裸露，制作出位置更加准确的发光区台面。上述步骤105中，在p型层边缘区域沉积sio2钝化层的方法为离子源辅助沉积或等离子体增强化学气相沉积。在sio2钝化层的制备过程中，采用离子源辅助沉积时，施加离子辅助有利于改善sio2钝化层的特性，如可提高薄膜的折射率和堆积密度，改善薄膜的缺陷，降低薄膜的吸收，提高薄膜的光学稳定性灯，同时，离子辅助沉积技术可以很好地改善薄膜的粘附力和致密性。等离子增强化学气相沉积是：在化学气相沉积中，激发气体，使其产生低温等离子体，增强反应物质的化学活性，从而进行外延的一种方法；该方法可以在较低温度下形成固体膜。采用等离子增强化学气相沉积的主要优点是沉积温度低，对基体的结构和物理性质影响小，膜的厚度及成分均匀性好，膜组织致密、针孔少，膜层的附着力强。再通过上述步骤106和107完成p型电极、p型焊盘、n型电极和n型焊盘的制作，形成led芯片组合即晶圆，最后通过步骤108对led芯片组合进行退火处理，此处可通过高温炉管进行退火处理，然后通过研磨、抛光、背镀、切割、劈裂灯工序将晶圆分割成一个个单独的led芯片即芯粒。实施例2参见图3所示为本申请实施例所提供的led芯片的制作方法的另一种流程图，图4所示为利用图3所示实施例的方法所制作出的led芯片的一种结构图，参见图3和图4，本申请提供一种led芯片的制作方法，依次包括：步骤201、制作包含gan基的led外延片，所述led外延片包括依次设置的蓝宝石衬底、生长在所述蓝宝石衬底上的n型gan层、以及生长在所述n型gan层上的有源区量子阱层、以及生长在所述有源区量子阱层上的p型gan层；步骤202、在p型gan层表面沉积sio2电流阻挡层，所述电流阻挡层的厚度为60nm至500nm，并通过光刻、刻蚀、清洗去胶对所述电流阻挡层进行处理，形成电流阻挡层图形；步骤203、在270℃-330℃气氛下，沉积透明导电层，所述透明导电层的厚度为20nm至300nm；步骤204、将所述透明导电层进行退火处理，使所述透明导电层变为致密融合状态并与所述p型gan层形成欧姆接触，其中，退火处理的温度为500℃至680℃，退火处理的时间为2min-20min；步骤205、通过光刻、刻蚀和清洗去胶使n型gan层部分裸露，制作出发光区台面；步骤206、通过光刻和刻蚀将所述p型gan层边缘区域的透明导电层去除；步骤207、在所述p型gan层边缘区域沉积sio2钝化层，使所述sio2钝化层覆盖部分所述透明导电层、所述p型gan层的边缘区域、所述有源区量子阱层的侧面以及部分所述n型gan层，并经过光刻、刻蚀、去胶清洗漏出待蒸镀的p型电极区域、p型焊盘区域、n型电极区域和n型焊盘区域；步骤208、在所述p型电极区域、所述p型焊盘区域、所述n型电极区域和所述n型焊盘区域分别制备p型电极、p型焊盘、n型电极和n型焊盘，形成led芯片组合；步骤209、将所述led芯片组合切割形成多个单独的led芯片。与实施例相比，实施例2所提供的led芯片的制作方法中，在制作led外延片之后、沉积透明导电层之前，加入了在p型gan层表面沉积sio2电流阻挡层并形成电流阻挡层图形的步骤，也就是led芯片结构中在p型gan层和透明导电层之间加入了一层电流阻挡层，该电流阻挡层能够对射向它的光线进行阻挡，使更多的光线从同一个方向射出，在施加相同电压的情况下，采用此种结构构成的led芯片所发出的光线更强，亮度更高。此外，实施例2中，在完成包含gan基的led外延片的制作后，通过步骤203在led外延片上沉积透明导电层，在完成透明导电层的沉积后，通过步骤204立即将透明导电层进行退火处理，中间没有经过任何其他溶液的处理，如此可保证透明导电层表面的洁净度，同时在高温退火后的透明导电层变为了致密融合状态，致密融合状态的透明导电层抗酸碱溶液腐蚀能力更强，在此基础上执行后续的光刻、刻蚀和清洗去胶的步骤时，所采用的酸碱溶液对透明导电层所造成的腐蚀作用将大大减小，光刻胶也不易残留在透明导电层的表面，通过此种方式制备出的led芯片中的透明导电层的穿透率更高，可以有效提升led芯片的亮度。此外，由于在经过退火处理后，透明导电层变得更加致密，在湿法腐蚀的时候可以更加精准地控制透明导电层的线宽，工艺一致性更好。可选地，上述步骤203中，在p型gan层上沉积透明导电层的方式可以是普通蒸镀沉积，也可以是溅射(sputter)沉积或者反应离子沉积(rfd)。本申请中的透明导电层的材料可选为氧化铟锡(ito)，氧化铟锡材料具有良好的穿透率和导电率，能够为提高led芯片的光效作出很大贡献。本社区采用氧化铟锡作为透明导电层的材料，有利于提升led芯片的发光效率。上述步骤204中，在完成透明导电层的沉积后即对该透明导电层进行退火处理，此处的退火处理可采用普通炉管退火，也可采用快速退火(rta)，这两种退火方式，均可以保证透明导电层表面的清洁度，而且采用这两种退火方式均能够使透明导电层发生融合而且变得更加致密，使透明导电层抗酸碱溶液腐蚀能力更强，从而使透明导电层的穿透率变得更高，有利于进一步提升led芯片的亮度。上述步骤205中，通过光刻、刻蚀和清洗去胶使n型gan层部分裸露，其中，光刻可采用黄光光刻的方式实现，刻蚀的方法为干法刻蚀或湿法刻蚀。上述湿法刻蚀是将刻蚀材料浸泡在腐蚀液中进行腐蚀的技术，腐蚀液可采用稀释的盐酸等，湿法刻蚀是纯化学刻蚀，具有优良的选择性，刻蚀完挡墙薄膜就会停止，而不会损坏下面一层其他材料的薄膜。上述干法刻蚀为反应离子刻蚀或感应耦合等离子体刻蚀。当气体以等离子形式存在时，它具备两个特点，一方面等离子体中的这些气体化学活性比常态下时要强很多，根据被刻蚀材料的不同，选择合适的气体，就可以更快递与材料进行反应，实现刻蚀去除的目的；另一方面，还可以利用电场对等离子体进行引导和加速，使其具备一定能量，当其轰击被刻蚀物的表面时，会将被刻蚀物材料的原子击出，从而达到利用物理上的能量转移来实现刻蚀的目的。本申请采用反应离子刻蚀或感应耦合离子体刻蚀，这些工艺通过活性离子对对应膜层进行物理轰击和化学反应双重作用刻蚀，同时具有各向异性和选择性的优点，因此能够对对应的膜层进行精确刻蚀，使n型gan层的部分区域裸露，制作出位置更加准确的发光区台面。上述步骤206中，在p型层边缘区域沉积sio2钝化层的方法为离子源辅助沉积或等离子体增强化学气相沉积。在sio2钝化层的制备过程中，采用离子源辅助沉积时，施加离子辅助有利于改善sio2钝化层的特性，如可提高薄膜的折射率和堆积密度，改善薄膜的缺陷，降低薄膜的吸收，提高薄膜的光学稳定性灯，同时，离子辅助沉积技术可以很好地改善薄膜的粘附力和致密性。等离子增强化学气相沉积是：在化学气相沉积中，激发气体，使其产生低温等离子体，增强反应物质的化学活性，从而进行外延的一种方法；该方法可以在较低温度下形成固体膜。采用等离子增强化学气相沉积的主要优点是沉积温度低，对基体的结构和物理性质影响小，膜的厚度及成分均匀性好，膜组织致密、针孔少，膜层的附着力强。再通过上述步骤207和208完成p型电极、p型焊盘、n型电极和n型焊盘的制作，形成led芯片组合即晶圆，最后通过步骤209对led芯片组合进行退火处理，此处可通过高温炉管进行退火处理，然后通过研磨、抛光、背镀、切割、劈裂灯工序将晶圆分割成一个个单独的led芯片即芯粒。常规的led芯片的制作方法中，在完成透明导电层的沉积后，并未进行退火处理，而是直接进行匀胶、浸泡碱性显影液、浸泡碱性去胶液灯溶剂的步骤，这些处理过程中的溶液对透明导电层造成很大的腐蚀作用，同时光刻胶也容易残留在透明导电层的表面，大大降低了透明导电层的穿透率，影响了led芯片的亮度。采用本申请实施例1和实施例2所制作的透明导电层和采用常规方法制作的透明导电层相比较，本申请实施例中的透明导电层在穿透率、蚀刻速率、芯片亮度等方面都有优势，详细对比数据参见表1，表1为本申请透明导电层和常规透明导电层的性能数据对比表。表1本申请透明导电层和常规透明导电层的性能数据对比表类别穿透率腐蚀速率芯片亮度本申请透明导电层97.25％27a/s161.88mw常规透明导电层95.85％55a/s159.80mw提升比例1.40％49％1.30％从表1可看出，本申请实施例所制作的透明导电层比常规透明导电层的穿透率高1.4％，可以使芯片亮度提升1.3％，并且腐蚀速率仅是常规做法的49％，低的腐蚀速率有利于对透明导电层形貌进行可靠控制，使得工艺窗口大，可以提高led芯片制程的稳定性。通过以上各实施例可知，本申请存在的有益效果是：第一，本申请所提供的led芯片的制作方法中，在完成透明导电层的沉积后，立即将透明导电层进行退火处理，中间没有经过其他溶液的处理，如此可保证透明导电层表面的洁净度，同时在高温退火后的透明导电层变为了致密融合状态，致密融合状态的透明导电层抗酸碱溶液腐蚀能力更强，在此基础上执行后续的光刻、刻蚀和清洗去胶的步骤时，所采用的酸碱溶液对透明导电层所造成的腐蚀作用将大大减小，光刻胶也不易残留在透明导电层的表面，通过此种方式制备出的led芯片中的透明导电层的穿透率更高，可以有效提升led芯片的亮度。第二，本申请所提供的led芯片的制作方法中，透明导电层在制作完成后立即进行退火处理，由于在经过退火处理后透明导电层变得更加致密，在湿法腐蚀的时候可以更加精准地控制透明导电层的线宽，工艺一致性更好。本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。当前第1页12