进一步提高氮化镓与蓝宝石衬底的分离。
[0033]下面结合附图，通过一个具体示例对本发明作进一步说明。
[0034]1、生长U-GaN (非掺杂氮化镓):在2英寸蓝宝石衬底上用MOCVD生长30nm的低温(550°C )GaN作为缓冲层，紧接着高温(1020°C )生长U_GaN(非掺杂氮化镓)3um，如图中第一个步骤所示；
[0035]2、界面湿法腐蚀:将生长了 U-GaN的蓝宝石晶片放入熔融的KOH腐蚀，条件为3400C /15分钟，并用去离子水清洗甩干，之后放入H3PO4腐蚀，条件200°C /15分钟，如图中第二个步骤所示；
[0036]3、LED结构层生长:将腐蚀后的U-GaN蓝宝石晶片重新放入MOCVD腔室生长:
[0037]U-GaN/2um(1030°C ) +N_GaN/2um(1030°C ) +MQff/0.15um(850°C /750°C ) +P-AlGaN/0.02um(950°C ) +P-GaN/0.2um(900°C )，从而完成LED外延层生长，如图中第三个步骤所示；
[0038]4、使用PECVD设备对晶圆表面沉积1.2 μm的3102作为划片保护层；
[0039]5、运用激光划片机对外延表面进行划片，尺寸大小为设计垂直结构芯片尺寸，划片深度为20 μπι。然后用250°C热酸(H2S04:H3P04= 3:1)进行30sec的酸洗，去除划片道内的残留颗粒，如图中第四个步骤所示；
[0040]6、使用BOE腐蚀液进行S12去除，腐蚀时间Imin ；
[0041]7、按照所需芯片尺寸大小对外延片表面蒸发反射镜及键合层。蒸发前首先用负性光刻胶作掩膜，对不需要沉积金属的部分用负性光刻胶覆盖，然后用电子束蒸镀机进行反射镜(Ni/Ag = 5/100nm)及键合层的蒸发(Cr/Au/Sn = 30/2000/1500nm)，之后进行光刻胶剥离、去胶、及快速退火，退火温度500°C时间30sec，如图中第五个步骤所示；
[0042]8、使用抛光机对晶圆片背面进彳丁抛光，抛光后晶圆片的厚度为400 μm ；
[0043]9、利用高温金属键合(Au/Au或Au/Sn)工艺，在N2环境下加压将沉积键合层的外延片与硅/铜/钨铜合金基板进行键合。其中键合温度为430°C，键合压力为300N，时间为lh，如图中第六个步骤所示；
[0044]10、利用常温超声技术对键合后的片子进行超声，超声频率25KHZ，时间Ih ；
[0045]11、接着用激光剥离机对片子进行剥离，所需激光光斑大小需满足芯片的长与宽为激光光斑直径的整数倍，扫描步进需满足芯片的长与宽为扫描步进的整数倍，然后对晶圆片整个区域进行激光扫描，达到衬底与氮化镓的分离，如图中第七个步骤所示；
[0046]12、用ICP (电感耦合等离子体)对剥离后的U-GaN作表面处理。接着对剥离后的U-GaN面上用负性光刻胶作η电极掩膜，用电子束蒸镀的方法沉积η型电极金属(Ti/Al/Ti/Au)，n型电极金属厚度为50/500/30/1500nm，最后用去胶液剥离光刻胶以形成η型金属电极图形，垂直结构LED芯片制作完成。
【主权项】
1.一种垂直结构LED芯片制备方法，包括以下步骤: 1)在衬底上用MOCVD依次生长低温GaN缓冲层、高温U-GaN(非掺杂氮化镓)以及后续外延层，最终完成LED外延结构的生长； 2)使用PECVD设备对外延片表面沉积1.2?1.5 ym的S12作为激光划片保护层； 3)运用激光划片机对晶圆表面进行划片，划片后的图形尺寸与所加工芯片尺寸相同，划片深度为15?25 μ m，然后采用酸洗液去除划片道内的残留颗粒，用BOE (缓冲氧化硅蚀刻液)去除3102激光划片保护层； 4)按照所需芯片尺寸大小对外延片表面蒸发反射镜及键合层，反射镜及键合层的覆盖均小于划片后的芯片尺寸，反射镜与键合层覆盖区域边缘距离划片道5?10 μπι; 5)使用抛光机对晶圆片背面进行抛光，抛光后晶圆片的厚度为390?410μπι; 6)利用高温金属键合工艺，在队环境下加压将沉积键合层的外延片与硅或铜或钨铜合金基板进行键合； 7)利用常温超声技术对键合后的外延片进行超声震动，减少外延片衬底与U-GaN之间的内应力，使得外延片衬底与U-GaN之间的接触产生松动； 8)接着用激光剥离机对外延片进行剥离，调整激光光斑，使得激光光斑大小及激光扫描步进与划片后的所需芯片尺寸相适配，然后对外延片进行激光扫描，达到衬底与氮化镓的分离； 9)用ICP(电感耦合等离子体)对剥离后的U-GaN作表面处理；接着对剥离后的U-GaN面上用负性光刻胶作η电极掩膜，用电子束蒸镀的方法沉积η型电极金属；最后用去胶液剥离光刻胶以形成η型金属电极图形，垂直结构LED制作完成。
2.根据权利要求1所述的垂直结构LED芯片制备方法，其特征在于:步骤I)中进行LED外延结构的生长过程中，生长高温U-GaN后先进行湿法腐蚀，然后再进行后续外延层的生长，使得U-GaN与衬底呈点接触的形式。
3.根据权利要求2所述的垂直结构LED芯片制备方法，其特征在于:所述湿法腐蚀采用碱性溶液或酸性溶液或二者结合使用，所述碱性溶液为KOH或NaOH，酸性溶液为!^04或H2SO40
4.根据权利要求1至3任一所述的垂直结构LED芯片制备方法，其特征在于:所述后续外延层包括依次生长的二次生长的U-GaN、N-GaN, MQW、P-AlGaN以及P_GaN。
5.根据权利要求4所述的垂直结构LED芯片制备方法，其特征在于:步骤4)中的蒸发工艺为:蒸发前首先用负性光刻胶作掩膜，对不需要沉积金属的部分用负性光刻胶覆盖，然后用电子束蒸镀机进行反射镜及键合层的蒸发；之后进行光刻胶剥离、去胶、及快速退火。
6.根据权利要求5所述的垂直结构LED芯片制备方法，其特征在于:所述反射镜的材质为Ni/Ag，其中Ni为I?5nm，Ag为100?150nm ;所述键合层的材质为Cr/Au/Sn，其中Cr 为 25 ?35nm，Au 为 1900 ?2100nm，Sn 为 1400 ?1600nm。
7.根据权利要求1所述的垂直结构LED芯片制备方法，其特征在于:步骤6)中的键合工艺为200?800°C，键合压力为300?400N，时间为30min?lh。
8.根据权利要求1所述的垂直结构LED芯片制备方法，其特征在于:步骤7)中的超声波频率为20?25KHZ,时间为30min?Ih。
9.根据权利要求1所述的垂直结构LED芯片制备方法，其特征在于:步骤9)中的N型电极采用 Ti/Al/Ti/Au、Cr/Al/Cr/Au、Cr/Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Ni/Au 或 Cr/Ti/Al/Ni/Au 结构中的一种。
10.根据权利要求1所述的垂直结构LED芯片制备方法，其特征在于:所述酸洗液为2500C的H2S04:H 3P04= 3:1，浸泡15?35sec，去除划片道内的残留颗粒；所述BOE采用HF:NH4F = 1:6 或 HF:NH4F = 1:9。
【专利摘要】本发明提供了一种新的制备垂直结构的方法，重点有三个环节：其一是U-GaN生长结束后，进行KOH和H3PO4湿法腐蚀，可最终使GaN与蓝宝石之间形成了点接触，有利于之后的激光剥离形成垂直结构；其二是在GaN外延层表面制备反射镜(Ni/Ag或Ni/Al)与键合层(Cr/Ag/Sn)之前，利用激光划片机对晶圆表面进行盲划，盲划尺寸与所需芯片尺寸相同，通过盲划工艺使晶圆表面有规律的产生裂纹，可以释放外延生长过程中产生的应力，晶圆键合过程中减少对氮化镓外延的破坏。其三是激光剥离时，对激光光斑及扫描步进进行调整，使之与盲划后的芯片大小相匹配，其过程可以解决激光剥离过程中的均匀性差问题。
【IPC分类】H01L33-48, H01L21-683, H01L33-00
【公开号】CN104701427
【申请号】CN201510080028
【发明人】宁磊
【申请人】西安神光皓瑞光电科技有限公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年2月13日