一种led芯片的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体LED领域，具体地说，是涉及一种LED芯片的制作方法。
【背景技术】
[0002] 相较于内量子效率而言，GaN基LED的外量子效率和光提取效率还有待进一步的 技术突破来取得提高。造成GaN基LED外量子效率和光提取效率较低的原因主要包括晶格 缺陷对光的吸收、衬底对光的吸收以及光在出射过程中的全反射、材料层中的波导效应等。 由于光提取效率和外量子效率在本质上是一致的。影响光子逸出主要有以下原因：光子的 全反射，大部分光子在半导体与外部界面上由于全反射而回到半导体内部，全反射光被活 性层自身、基板、电极等吸收而无法出射，因此，一般LED芯片的外部取光效率比内量子效 率低很多；P型GaN层半透明金属接触电极层对光的吸收，它能吸收约30%的出射光线；N、 P电极上键合焊点和引线对出射光线的遮挡；蓝宝石衬底对出射光的吸收。
[0003] 针对影响外量子效率的因素，目前主要通过下列技术方案来提高GaN基LED的外 量子效率，倒装焊技术（flip chip);生长分布布喇格反射层（DBR)结构和高反射镜面电 极；表面粗化技术；衬底剥离技术（Laser lift off);制作电流阻挡层等技术。以上方案也 存在一些不足之处，倒装焊技术和衬底剥离技术难度较高，成本较大；DBR需要大型机台成 本较高；目前通过制作电流阻挡层来提高芯片出光效率的方法已经被广泛使用，但是基本 上都是通过PECVD沉积Si02来实现的，该方法在后续PV湿法蚀刻时，酸液会渗透腐蚀电流 阻挡层，从而影响电流阻挡层的效果和产品的良率。
【发明内容】
[0004] 本发明解决的技术问题在于提供一种半导体芯片的制作方法，在芯片制作过程 中，避免传统电流阻挡层所用材料为Si02，只需在P型GaN层表面刻蚀掉一薄层便可以起到 对电流的阻挡作用，一方面节省材料，另一方面减少钝化层湿法腐蚀中对电流阻挡层的破 坏，提尚广品良率。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种LED芯片的制作方法，包括步骤：
[0006] 将衬底表面清洁后沉积20-50nm缓冲层，在所述缓冲层上生长4-6 y m的N型GaN 层，接着在所述N型GaN层上生长200-300nm的多量子阱层，然后在所述多量子阱层上生长 20-100nm 的 P 型 GaN 层；
[0007] 在所述P型GaN层上通过光刻制作芯片图形，用干法刻蚀设备ICP刻蚀出L型台 阶，刻蚀深度1-2 y m，切割道的宽度在10-30 y m之间，该L型台阶的侧面从P型GaN层的侧 面延伸至所述N型GaN层的侧面，所述L型台阶的水平方向的平面为N型GaN层所在的平 面，所述L型台阶的侧面与水平面的夹角在120-150°之间；
[0008] 在P型GaN层表面涂覆光刻胶厚度2-3 ym，经过100-140°C软考l_2min、经过光罩 版曝光和显影的步骤露出需要制作电流阻挡层的区域，其他区域全部被保护；
[0009] 利用ICP在P型GaN层表面进行干法刻蚀，刻蚀区域为所述露出需要制作电流阻 挡层的区域，刻蚀所用气体为队13与(：12，其中队13占比20-80%，刻蚀速率0.5-认/8，刻 蚀深度 600-j50〇A;
[0010] 在所述P型GaN层上利用电子束蒸发设备蒸镀透明导电层IT0,透明导电层厚度 I00-2500A,经过黄光室在IT0表层涂覆光刻胶、光罩曝光、显影后露出多余部分IT0,经过 化学腐蚀后将露出部分IT0腐蚀掉，最后去掉光刻胶，露出电流扩展导电层；
[0011] 在所述电流扩展导电层上涂覆光刻胶，通过光罩版曝光、显影步骤将需要开孔的 部位的光刻胶去掉，然后用化学腐蚀溶液将露出部位进行腐蚀，露出圆形小孔，圆形小孔面 积为金属焊盘面积的10-90% ;
[0012] 制作金属电极和钝化层，得到晶圆；
[0013] 晶圆减薄、背镀、切割裂片和晶粒分选得到LED芯片。
[0014] 优选地，所述电流扩展导电层的材料，进一步为：
[0015] 在380-550nm可见光范围内的透光率在90%以上；
[0016] 合金前方块电阻8-10 Q，合金后电阻20-40 Q。
[0017] 优选地，所述电流扩展导电层的材料，进一步为IT0或ZnO导电材料。
[0018] 优选地，所述在所述电流扩展导电层上涂覆光刻胶，通过光罩版曝光、显影步骤将 需要开孔的部位的光刻胶去掉，然后用化学腐蚀溶液将露出部位进行腐蚀，露出圆形小孔， 圆形小孔面积为金属焊盘面积的10% -90%，进一步的，
[0019] 所述化学腐蚀溶液成分为Fecl3和Hcl的混合液。
[0020] 优选地，所述衬底为蓝宝石、碳化硅或硅。
[0021] 与现有技术相比，本发明所述的LED芯片的制作方法，达到了如下效果：
[0022] (1)传统的电流阻挡层制作方法如下：在外延层P型GaN层表层沉积Si02,厚度 500-3000A,通过黄光室在Si〇2表面涂覆光刻胶，经过光罩版曝光、显影后露出多余部分 Si02,然后用化学腐蚀液B0E，主要成分为HF与NH4F的混合液，对多余部分Si02进行蚀刻， 剩下被保护的Si02起到电流阻挡层的作用。与LED芯片制作工艺中传统电流阻挡层相比， 本发明不需要沉积绝缘材料Si02以及湿法腐蚀等步骤，简化工艺节省成本；
[0023] (2)提尚广品的品质，良率有明显提尚。
【附图说明】
[0024] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0025] 图1为现有技术的LED芯片结构；
[0026] 图2为本发明的LED芯片结构；
[0027] 图3为实施例4、实施例5、实施例6、实施例7与对比试验的点测亮度比较结果。
【具体实施方式】
[0028] 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发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本发明的一般原则为目 的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
[0029] 以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
[0030] 实施例1 :
[0031] 本实施例提供了一种LED芯片的制作方法，包括步骤：
[0032] 步骤101:将衬底1表面清洁后沉积20nm缓冲层2,在所述缓冲层2上生长4 y m 的N型GaN层3,接着在所述N型GaN层3上生长200nm的多量子阱层4,然后在所述多量 子阱层4上生长20nm的P型GaN层5 ;
[0033] 所述衬底1为蓝宝石、碳化硅或硅。
[0034] 步骤102:在所述P型GaN层5上通过光刻制作芯片图形，用干法刻蚀设备ICP刻 蚀出L型台阶6,刻蚀深度lym，切割道的宽度10 ym，该L型台阶6的侧面从P型GaN层5 的侧面延伸至所述N型GaN层3的侧面，所述L型台阶6的水平方向的平面为N型GaN层 3所在的平面，所述L型台阶6的侧面与水平面的夹角为120° ;
[0035] 步骤103:在P型GaN层5表面涂覆光刻胶厚度2 ym，经过100°C软考lmin、经过 光罩版曝光和显影的步骤露出需要制作电流阻挡层77的区域