一种GaAs基发光二极管芯片的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种GaAs基发光二极管芯片的制备方法，属于光电子技术领域。
【背景技术】
[0002] LED是第一个进入市场的商用化合物半导体，已经有40多年的发展历程。最早的 LED是采用LPE(液相外延生长）技术做成的红光GaAsPLED，但是这些LED的性能相对于目 前来说比较低。1970年，在GaP和GaAsP中加入氮的方法提出后，提升了LED的性能并且制 作出了除红光以外的绿光、橘黄色光等LED器件。20世纪80年代初，利用液相淀积技术制成 的AlGaAsLED具有较好的性能。20世纪90年代后，由于新型材料以及新的外延技术引入 到红光LED的研究中，利用有机金属化学气相淀积法（M0CVD)制作的GaAs基AlGalnPLED 大大改善了红色和黄色光谱区的LED性能。GaN基发光二极管芯片的制备有许多方法，如 中国专利文献CN103137810A公开的《一种利用两次划片制备的GaN基发光二极管芯片及其 制备方法》、CN103515495A公开的《一种GaN基发光二极管芯片的生长方法》、CN104022200A 公开的《一种GaN基发光二极管芯片及其制备方法》以及CN102324450A公开的《GaN基发 光二极管芯片及其制备方法》。
[0003] 光刻工艺是把掩膜版上的图形转移到晶片上，使晶片上具有想要制作的器件的光 刻胶图形形貌，为了将器件的图形结构转移到晶片上，就需要对光刻后的晶片进行微细图 形化处理。处理方法通常采用湿法腐蚀和干法刻蚀等。湿法腐蚀是把进行光刻前所沉积的 薄膜中没有被光刻胶覆盖和保护的部分用化学溶液去除，以完成转移掩膜图形到薄膜上面 的目的。
[0004] 中国专利文献CN102468382A公开的《一种GaAs衬底AlGalnP发光二极管的制备 方法》是通过使用背面透切的切割方式，能够减少正表面发光面积的损失，增加发光二极管 的出光效率；未涉及减少电极制造过程的方法。
[0005] 中国专利文献CN104600168A公开的《GaAs基发光二极管芯片上GaP粗糙表面的 制备方法》是通过配置对Au、GaP均能造成腐蚀作用的腐蚀液，制备p型金属电极和粗糙的 GaP出光面，也未涉及减少电极制造过程的方法。
[0006] 现阶段在制备GaAs基发光二极管芯片的过程中，很多时候需要对晶片进行多次 连续细微图形化处理，每处理完一次，都需要去胶，然后再重新制作新的光刻胶图形，使得 工艺过程时间比较长，步骤繁多。
【发明内容】
[0007] 针对现有GaAs基发光二极管芯片制备技术存在的时间较长、步骤较多的问题，本 发明提出一种流程简化，工作效率提高，同时又降低了原材料消耗的GaAs基发光二极管芯 片的制备方法。
[0008] 本发明的GaAs基发光二极管芯片的制备方法，包括以下步骤：
[0009] (1)在GaAs基发光二极管外延片的P型外延层上蒸镀一层AuBe膜作为导电膜； 蒸镀完成后对AuBe膜进行高温合金使其形成良好欧姆接触；
[0010] ⑵在AuBe膜上蒸镀Ti层，在Ti层上蒸镀A1层；
[0011] (3)在A1层表面涂上正性光刻胶，对正性光刻胶进行光刻，光刻出电极图形；
[0012] (4)依次腐蚀A1层、Ti层和AuBe膜；
[0013] (5)去胶，制作出P型电极；
[0014] (6)N面减薄，蒸镀N面金属，制作N电极；
[0015] (7)将芯片分割成单独的发光二极管管芯。
[0016] 所述步骤⑴中AuBe膜的厚度为2000A-5000A。
[0017] 所述步骤（1)中的高温合金温度为200-550°C。
[0018] 所述步骤（2)中Ti层的厚度为500-1500A，A1层的厚度为20000-35000A。
[0019] 所述步骤（3)中光刻胶的厚度为1. 1μm-3. 5μm。
[0020] 所述步骤（3)中对正性光刻胶进行光刻的具体过程是：
[0021 ] 用烘箱在100°C下烘烤15-20分钟，然后在紫外线下曝光5-20秒，再使用四甲基氢 氧化铵显影30-60秒，使用烘箱在100°C下烘烤5-15分钟，在AuBe导电膜3、Ti层4和A1 层5上光刻出p型电极区域。
[0022] 所述步骤（4)中A1层的腐蚀过程是：使用浓度多85%的磷酸加热至50-85°C对A1 层5的腐蚀。
[0023] 所述步骤（4)中Ti层的腐蚀过程是：使用氟化铵腐蚀液在常温下对Ti层进行腐 蚀。
[0024] 所述步骤（4)中AuBe膜的腐蚀过程是：将含量多99%的碘、含量多99%的碘化钾 和纯水按照质量比0. 8~1:3~4:15~18的比例配置成混合液，再向混合液中添加占其 体积0. 1 %~0. 5%的有机表面活性剂，配成腐蚀液，用上述腐蚀液常温下对AuBe膜腐蚀。
[0025] 所述步骤（5)中是采用丙酮以及乙醇分别在40_50°C去除光刻胶。
[0026] 所述步骤（6)N面金属的厚度为3000A-7000A。
[0027] 本发明通过在p型外延层的表面蒸镀AuBe、Ti和A1，然后在TiAl表面匀正性光 刻胶，通过曝光和显影，一次腐蚀Al、Ti和AuBe制做出P电极图形，省去了常规工艺中的二 次光刻，直接一次进行曝光、显影和腐蚀后去胶，简化了工艺流程，缩短了生产周期，提高工 作效率，同时又降低了原材料的消耗。
【附图说明】
[0028] 图1是本发明中步骤⑶在外延层上蒸镀AuBe、Ti、Al的示意图。
[0029] 图2是本发明步骤（5)制得的芯片结构剖视图。
[0030] 图3是本发明得到的GaAs基发光二极管芯片的结构示意图。
[0031] 图中，1、GaAs基衬底；2、外延层；3、AuBe导电膜；4、Ti层；5、A1层；6、N型Au。
【具体实施方式】
[0032] 本发明的GaAs基发光二极管芯片的制备方法，具体步骤如下：
[0033] (1)按照现有工艺在GaAs基衬底1上制备出外延层2,形成外延片。首先如图1 所示，在外延层2的p型外延层表面蒸镀厚度为2:_:〇A-50雜A的AuBe导电膜3,蒸镀完成 后通过高温合金形成良好欧姆接触。在AuBe导电膜3上蒸镀厚度为500-1500A的Ti层4， 在Ti层4上蒸镀厚度为20000-35000A的A1层5(Ti层4、A1层5的蒸镀温度为常温）。
[0034] (2)在A1层5的表面涂上正性光刻胶，光刻胶厚度为1. 1μm-3. 5μm。对正性光 刻胶进行光刻，光刻出电极图形，具体过程是：
[0035] 用烘箱在100°C下烘烤15-20分钟，然后在紫外线下曝光5-20秒，再使用四甲基氢 氧化铵显影30-60秒，使用烘箱在100°C下烘烤5-15分钟，在AuBe导电膜3、Ti层4和A1 层5上光刻出p型电极区域。
[0036] (3)使用浓度彡85%的磷酸加热至50-85°C对A1层5的腐蚀，使用氟化铵腐蚀液 (其中氟化铵含量19% -20%，氢氟酸含量4% -4. 5% )在常温下对Ti层4进行腐蚀。
[0037] (4)AuBe导电膜3的腐蚀：将含量彡99%的碘、含量彡99%的碘化钾和纯水按照 质量比0. 8~1:3~4:15~18的比例配置成混合液，再向混合液中添加占其体积0. 1 %~ 0. 5%的有机表面活性剂，配成腐蚀液，用上述腐蚀液常温下对AuBe导电膜3腐蚀。
[0038] (5)采用丙酮以及乙醇分别在40_50°C清洗去除光刻胶，如图2所示，制作出P型 电极。
[0039] (6)通过N面减薄，使外延片的厚度为120-220μm。蒸镀N面金属（Au) 6制作N 电极，N面金属（Au)6的厚度为3000A- 7000A。
[0040] (7)使用金刚刀按常规切割方式制作成管芯，得到图3所示的GaAs基发光二极管 芯片。
【主权项】
1. 一种GaAs基发光二极管芯片的制备方法，其特征是，包括以下步骤： (1) 在GaAs基发光二极管外延片的P型外延层上蒸镀一层AuBe膜作为导电膜；蒸镀 完成后对AuBe膜进行高温合金使其形成良好欧姆接触； (2) 在AuBe膜上蒸镀Ti层，在Ti层上蒸镀Al层； (3) 在Al层表面涂上正性光刻胶，对正性光刻胶进行光刻，光刻出电极图形； (4) 依次腐蚀Al层、Ti层和AuBe膜； (5) 去胶，制作出P型电极； (6) N面减薄，蒸镀N面金属，制作N电极； (7) 将芯片分割成单独的发光二极管管芯。2. 根据权利要求1所述的GaAs基发光二极管芯片的制备方法，其特征是，所述步骤 (1)中 AuBe 膜的厚度为2:β〇0?-5000A。3. 根据权利要求1所述的GaAs基发光二极管芯片的制备方法，其特征是，所述步骤 (1) 中的高温合金温度为200-550°C。4. 根据权利要求1所述的GaAs基发光二极管芯片的制备方法，其特征是，所述步骤 (2) 中Ti层的厚度为500-1500A, Al层的厚度为20000-35000A。5. 根据权利要求1所述的GaAs基发光二极管芯片的制备方法，其特征是，所述步骤 (3) 中光刻胶的厚度为I. I μ m-3. 5 μ m。6. 根据权利要求1所述的GaAs基发光二极管芯片的制备方法，其特征是，所述步骤 (3) 中对正性光刻胶进行光刻的具体过程是： 用烘箱在KKTC下烘烤15-20分钟，然后在紫外线下曝光5-20秒，再使用四甲基氢氧化 铵显影30-60秒，使用烘箱在100°C下烘烤5-15分钟，在AuBe导电膜3、Ti层4和Al层5 上光刻出P型电极区域。7. 根据权利要求1所述的GaAs基发光二极管芯片的制备方法，其特征是，所述步骤 (4) 中Al层的腐蚀过程是：使用浓度多85%的磷酸加热至50-85°C对Al层5的腐蚀。8. 根据权利要求1所述的GaAs基发光二极管芯片的制备方法，其特征是，所述步骤 (4)中Ti层的腐蚀过程是：使用氟化铵腐蚀液在常温下对Ti层进行腐蚀。9. 根据权利要求1所述的GaAs基发光二极管芯片的制备方法，其特征是，所述步骤 (4) 中AuBe膜的腐蚀过程是：将含量多99%的碘、含量多99%的碘化钾和纯水按照质量比 0. 8~1:3~4:15~18的比例配置成混合液，再向混合液中添加占其体积0. 1 %~0. 5% 的有机表面活性剂，配成腐蚀液，用上述腐蚀液常温下对AuBe膜腐蚀。10. 根据权利要求1所述的GaAs基发光二极管芯片的制备方法，其特征是，所述步骤 (5) 中是采用丙酮以及乙醇分别在40-50°C去除光刻胶。
【专利摘要】一种GaAs基发光二极管芯片的制备方法，包括以下步骤：（1）在P型外延层上蒸镀一层AuBe膜作为导电膜；（2）在AuBe膜上蒸镀Ti层和Al层；（3）在Al层表面光刻出电极图形；（4）依次腐蚀Al层、Ti层和AuBe膜；（5）制作出P型电极；（6）N面减薄，蒸镀N面金属，制作N电极；（7）将芯片分割成单独的发光二极管管芯。本发明通过在p型外延层的表面蒸镀AuBe、Ti和Al，然后在TiAl表面匀正性光刻胶，通过曝光和显影，一次腐蚀Al、Ti和AuBe制做出P电极图形，省去了常规工艺中的二次光刻，直接一次进行曝光、显影和腐蚀后去胶，简化了工艺流程，缩短了生产周期，提高工作效率，同时又降低了原材料的消耗。
【IPC分类】H01L33/40, H01L33/00
【公开号】CN105355727
【申请号】CN201510690868
【发明人】王建华, 李晓明, 刘琦, 汤福国
【申请人】山东浪潮华光光电子股份有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年10月22日