一种倒装结构芯片的制作方法与流程

文档序号:16814289发布日期:2019-02-10 14:08阅读:300来源:国知局

本发明属于芯片制作技术领域,具体涉及一种倒装结构芯片的制作方法。



背景技术:

传统的正装结构led(发光二极管)芯片,p型gan掺杂困难导致空穴载流子浓度低下和不易长厚而导致电流不易扩散,当前普遍采用在p型gan表面制备超薄金属薄膜或ito薄膜的方法使电流得均匀扩散。但是金属薄膜电极层要吸收部分光降低出光效率,如果将其厚度减薄反过来又限制电流扩散层在p型gan层表面实现均匀和可靠的电流扩散。ito透光率虽然高达90%,但电导率却不及金属,电流的扩散效果亦有限。而且这种结构的电极和引线做到出光面,工作时会挡住部分光线。因此,这种p型接触结构制约了led芯片的工作电流大小。另一方面,这种结构的pn结热量通过蓝宝石衬底导出,鉴于蓝宝石的导热系数很低,对大尺寸的功率型芯片来说导热路径较长,这种led芯片的热阻较大,工作电流也受到限制。

虽然紫外市场被看好,但紫外led特别是波长小于365nm的紫外led技术门槛很高。gan材料对于波长小于365nm的光存在吸收问题,所以对于波长小于365nm的紫外led,其n型半导体不能为gan材料,一般采用algan材料。n-algan的欧姆接触需要高温才能形成(一般退火温度要大于等于550℃)。对于垂直结构/倒装结构的芯片,p面的欧姆接触通常采用ag基、al基反射欧姆接触层,比较难形成且不稳定。n-algan高温退火形成欧姆接触的过程会破坏p面的欧姆接触,通常工艺中采用先制作n型欧姆接触层,再制作p型欧姆接触层来避免p面欧姆接触被破坏的问题。但是,采用先制作n型欧姆接触层,再制作p型欧姆接触层也会带来新的问题:比如p型欧姆接触退火过程破坏n型欧姆接触,以及采用剥离方法制作p型欧姆接触层(先制作n型欧姆接触再制作p型欧姆接触,p型欧姆接触层只能采用剥离工艺制作)引入的粘附性问题等等。



技术实现要素:

本发明提供了一种倒装结构紫芯片的制作方法,解决了上述问题,提供了一种衬底为钨钼铜合金降低成本且明显改善p型欧姆接触和n型欧姆接触特性,提高p面欧姆接触金属粘附性,降低芯片电压,提高芯片稳定性,提高生产率的倒装结构芯片的制作方法。

为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:一种倒装结构芯片的制作方法,包括以下步骤:

s1、以钨钼铜合金(wmocu)作为衬底层,在钨钼铜衬底层上外延生长aln缓冲层,然后依次生长u-gan层、n-algan层、多量子阱层以及p-gan层或p-algan层;

s2、通过光刻和干法刻蚀去除部分区域的p-gan层或p-algan层,以及多量子阱层和部分n-algan层,露出n-algan层表面;

s3、通过剥离的方法在n-algan层表面上制作n型欧姆接触金属,并高温退火;

s4、腐蚀去除n-algan层上的n型欧姆接触金属;

s5、在p-gan层或p-algan层的表面上制作一层p型欧姆接触层,并在400℃~550℃下退火80s~220s,该p型欧姆接触层也为反射镜层;

s6、在p型欧姆接触层的表面制作一层能够包覆该p型欧姆接触层的金属阻挡层;

s7、在金属阻挡层和n-algan层表面上生长一层绝缘层,在绝缘层上光刻出n-algan层的欧姆接触部分,并通过腐蚀去除该欧姆接触部分上的绝缘层后,再在该欧姆接触部分上生长n型欧姆接触层,并退火;

s8、先光刻出p型电极区域,并腐蚀去除该区域的绝缘层,然后加厚制得p电极和n电极,再沉积一层绝缘材料层,并做二次电极分布,最后去除生长衬底和u-gan层,并粗化n-algan层,制得倒装结构led芯片。

优选地,所述步骤s3中,n型欧姆接触金属为钛、铝、镍、金、矾、锆中的一种或几种组合或它们的合金。

优选地,所述步骤s3中,高温退火的温度为550℃~1000℃,退火时间为20s~60s,退火氛围为氮气。

优选地,所述步骤s4中,腐蚀采用的溶液为盐酸、硝酸、硫酸、氢氟酸、磷酸、冰醋酸、王水中的一种或几种组成的混合液。

优选地,所述步骤s5中,p型欧姆接触层的制备方法为:先采用乙醇、盐酸、硝酸混合液对p-gan层或p-algan层的表面进行处理,然后采用电子束蒸发方法在p-gan层或p-algan层的表面沉积一层p型欧姆接触金属,光刻腐蚀出p型欧姆接触层,并在350℃~550℃下退火60s~300s。

优选地,所述步骤s6中,金属阻挡层采用镍、金、钛、铂、钯、钨中的一种或几种或它们的合金制成。

优选地,所述步骤s7中,n型欧姆接层采用镍、金、钛、铂、钯、钨中的一种或几种或它们的合金制成。

优选地,所述步骤s7中,所述退火的温度为25℃~300℃,退火时间为20s~180s。

本发明所达到的有益效果:本发明将传统的蓝宝石衬底用钨钼铜合金替换,不仅降低生产成本且简化了加工工艺;明显改善p型欧姆接触和n型欧姆接触特性,提高p面欧姆接触金属粘附性,降低芯片电压,提高芯片稳定性,提高生产率。

具体实施方式

下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例一:

s1、以钨钼铜合金(wmocu)作为衬底层,在钨钼铜衬底层上外延生长aln缓冲层,然后依次生长u-gan层、n-algan层、多量子阱层以及p-algan层;

s2、通过光刻和干法刻蚀去除部分区域的p-algan层,以及多量子阱层和部分n-algan层,露出n-algan层表面;

s3、通过剥离的方法在n-algan层表面上制作n型欧姆接触金属,n型欧姆接触金属为钛铝合金,并高温退火,高温退火的温度为700℃,退火时间为50s,退火氛围为氮气;

s4、采用腐蚀溶液盐酸、硝酸混合液去除n-algan层上的n型欧姆接触金属;

s5、采用乙醇、盐酸、硝酸混合液对p-gan层的表面进行处理,再采用电子束蒸发方法在p-gan层的表面上制作一层p型欧姆接触层,并在350℃下退火200s,该p型欧姆接触层也为反射镜层;

s6、在p型欧姆接触层的表面制作一层能够包覆该p型欧姆接触层的金属阻挡层,金属阻挡层采用镍钛合金制成;

s7、在金属阻挡层和n-algan层表面上生长一层绝缘层,在绝缘层上光刻出n-algan层的欧姆接触部分,并通过腐蚀去除该欧姆接触部分上的绝缘层后,再在该欧姆接触部分上生长n型欧姆接触层,并退火,n型欧姆接层采用镍、金、钛、铂、钯、钨中的一种或几种或它们的合金制成,退火的温度为300℃,退火时间为160s;

s8、先光刻出p型电极区域,并腐蚀去除该区域的绝缘层,然后加厚制得p电极和n电极,再沉积一层绝缘材料层,并做二次电极分布,最后去除生长衬底和u-gan层,并粗化n-algan层,制得倒装结构芯片。

实施例二:

s1、以钨钼铜合金作为衬底层,在钨钼铜衬底层上外延生长aln缓冲层,然后依次生长u-gan层、n-algan层、多量子阱层以及p-gan层;

s2、通过光刻和干法刻蚀去除部分区域的p-gan层,以及多量子阱层和部分n-algan层,露出n-algan层表面;

s3、通过剥离的方法在n-algan层表面上制作n型欧姆接触金属,n型欧姆接触金属为钛铝合金,并高温退火,高温退火的温度为650℃,退火时间为45s,退火氛围为氮气;

s4、采用腐蚀溶液硫酸去除n-algan层上的n型欧姆接触金属;

s5、采用乙醇、盐酸、硝酸混合液对p-gan层的表面进行处理,再采用电子束蒸发方法在p-gan层的表面上制作一层p型欧姆接触层,并在500℃下退火100s,该p型欧姆接触层也为反射镜层;

s6、在p型欧姆接触层的表面制作一层能够包覆该p型欧姆接触层的金属阻挡层,金属阻挡层采用钨制成;

s7、在金属阻挡层和n-algan层表面上生长一层绝缘层,在绝缘层上光刻出n-algan层的欧姆接触部分,并通过腐蚀去除该欧姆接触部分上的绝缘层后,再在该欧姆接触部分上生长n型欧姆接触层,并退火,n型欧姆接层采用镍、金、钛、铂、钯、钨中的一种或几种或它们的合金制成,退火的温度为260℃,退火时间为120s;

s8、先光刻出p型电极区域,并腐蚀去除该区域的绝缘层,然后加厚制得p电极和n电极,再沉积一层绝缘材料层,并做二次电极分布,最后去除生长衬底和u-gan层,并粗化n-algan层,制得倒装结构芯片。

以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

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