专利名称：小尺寸氮化镓基蓝、绿色发光二极管管芯的制作方法
技术领域：
本发明属于半导体技术领域，特别是指一种小尺寸氮化镓基蓝、绿色发光二极管管芯的制作方法。
背景技术：
III-V族GaN基化合物半导体及其量子阱结构发光二极管(LED)具有高可靠性、高效率、快速响应、长寿命、全固体化、体积小等优点，在大屏幕显示、交通灯信息指示及一般的光显示和指示领域具有巨大的应用市场。随着氮化镓基材料外延工艺水平的提高和改进，氮化镓基发光二极管结构的外延材料的发光功率得到了大幅度的提高，其发光功率最高已经达到了20mw(标准管芯)，随着外延材料工艺技术的进步，发光二极管结构的外延材料的发光功率将会得到更进一步的提高。但是，对于一般的光显示和指示应用，0.5-2mw的功率已经足够用了，如果用目前功率较高的外延材料制作标准管芯，就会造成外延材料的浪费，并且由于光亮度太高对人的眼睛造成伤害。
本发明以前的氮化镓基蓝、绿光二极管管芯的制作方法是在蓝宝石衬底上外延生长发光二极管的结构，制备二极管的N电极和P型层的透明电极以及压焊电极，然后用切割法或划片法沿设计好的管芯的分割道分割成面积为250-300μm×250-300μm的标准单个管芯。这种尺寸的管芯用做一般的光显示和指示，光亮度过高，会造成材料的浪费，并且有可能伤及人身安全。
发明内容
本发明的目的是提供一种小尺寸的氮化镓基蓝、绿色发光二极管管芯的制作方法，其可以减小管芯面积，简化以前常规的制作工艺，制作出适合于一般光显示和指示用的发光二极管管芯，提高产量和产率，降低生产成本。
本发明一种小尺寸氮化镓基蓝、绿色发光二极管管芯的制作方法，该方法适用于蓝宝石衬底上外延的氮化镓基发光二极管结构的管芯的制作，其特征在于，包括如下步骤1)在蓝宝石衬底上分别制作N型氮化镓层、有源区和P型氮化镓层；2)在设计的N型欧姆接触电极区域利用刻蚀或腐蚀的方法形成一个圆形直径或方形边长小于50μm的孔，直到N型接触层；3)然后在样品表面蒸镀一层二氧化硅或氮化硅等绝缘薄膜；4)接着用光刻和腐蚀的方法将N型接触层上的绝缘膜腐蚀掉，露出N型接触层，而保留孔的侧墙面及台面上圆形直径或方形边长为100μm的绝缘层；5)在P型氮化镓层上制备P型欧姆接触接触电极；6)用光刻和蒸发或溅射的方法形成氮化镓基发光二极管的N型层欧姆接触接触电极；7)最后用切割法或划片法沿设计好的管芯的分割道分割成单个管芯。
其中管芯尺寸大小为100-250μm×80-150μm。
其中刻蚀或腐蚀出的刻蚀孔的侧墙面要求为正台面。
其中绝缘层为用等离子增强化学气相沉积或低压化学气相沉积方法生长的二氧化硅或氮化硅等薄膜，厚度为0.01-0.3μm，并有良好的绝缘性能。
其中刻蚀孔的位置只要位于N型电极的面积内即可，最佳位置位于N型电极的中心。
其中刻蚀孔的形状为圆形、方形或其他任意形状，圆形的直径或方形的边长等一般应小于50μm。
其中用该方法制作的管芯的工作电流为5-15mA，典型值为10mA。
为了进一步说明本发明的内容，以下结合实施例及附图对本发明做一详细的描述，其中图1是本发明蓝宝石衬底上的氮化镓基发光二极管标准管芯的示意图；图2是图1的俯视图；图3是本发明蓝宝石衬底上氮化镓基蓝、绿色发光二极管制作方法的管芯示意图；图4是图3的俯视图。
具体实施例方式
请参阅图1所示，标准管芯的面积为250-300μm×250-300μm，目前其发光功率最高可以达到20mw左右。图1是蓝宝石衬底上的氮化镓基发光二极管标准管芯结构示意图，其制作过程一般是在蓝宝石衬底10上利用外延生长的方法生长N型氮化镓(GaN)11，有源区12和P型GaN 13，然后利用半导体工艺技术形成N型层电极14，P型层透明电极15和P型层电极16，最后分割成管芯。
图2是图1的剖面图，其尺寸大小为250μm×100μm，不用P型层的透明电极15。
请参阅图3和图4，本发明一种小尺寸氮化镓基蓝、绿色发光二极管管芯的制作方法，该方法适用于蓝宝石衬底上外延的氮化镓基发光二极管结构的管芯的制作方法，包括如下步骤1)在蓝宝石衬底上分别制作N型氮化镓层11、有源区12和P型氮化镓层13；其中管芯尺寸大小为100-250μm×80-150μm；2)在设计的N型欧姆接触电极区域利用刻蚀或腐蚀的方法形成一个圆形直径或方形边长小于50μm的孔20，直到N型接触层11；其中刻蚀或腐蚀出的刻蚀孔20的侧墙面要求为正台面；3)然后在样品表面蒸镀一层二氧化硅或氮化硅等绝缘薄膜21；其中绝缘层21为用等离子增强化学气相沉积或低压化学气相沉积方法生长的二氧化硅或氮化硅等薄膜，厚度为0.01-0.3μm，并有良好的绝缘性能；4)接着用光刻和腐蚀的方法将N型接触层上的绝缘膜腐蚀掉，露出N型接触层，而保留孔的侧墙面及台面上圆形直径或方形边长为100μm的绝缘层21；5)在P型氮化镓层13上制备P型欧姆接触接触电极16；6)用光刻和蒸发或溅射的方法形成氮化镓基发光二极管的N型层欧姆接触接触电极14；7)最后用切割法或划片法沿设计好的管芯的分割道分割成单个管芯。
其中刻蚀孔20的位置只要位于N型电极15的面积内即可，最佳位置位于N型电极15的中心。
其中刻蚀孔20的形状为圆形、方形或其他任意形状，圆形的直径或方形的边长等一般应小于50μm。
其中用该方法制作的管芯的工作电流为5-15mA，典型值为10mA。
本发明提出了一种小尺寸氮化镓基蓝、绿色发光二极管的制作方法，将氮化镓基蓝、绿色发光二极管的管芯面积缩小，不需制作p型层透明电极，主要利用侧向出光来实现光的输出，这种管芯可以在小电流下工作，实现用标准管芯发射功率4mw以上的发光二极管结构的外延材料制备满足一般显示和指示用的发光二极管管芯(0.5-2mw)，简化了制作工艺，提高了产量和产率。
权利要求
1.一种小尺寸氮化镓基蓝、绿色发光二极管管芯的制作方法，该方法适用于蓝宝石衬底上外延的氮化镓基发光二极管结构的管芯的制作，其特征在于，包括如下步骤1)在蓝宝石衬底上分别制作N型氮化镓层、有源区和P型氮化镓层；2)在设计的N型欧姆接触电极区域利用刻蚀或腐蚀的方法形成一个圆形直径或方形边长小于50μm的孔，直到N型接触层；3)然后在样品表面蒸镀一层二氧化硅或氮化硅等绝缘薄膜；4)接着用光刻和腐蚀的方法将N型接触层上的绝缘膜腐蚀掉，露出N型接触层，而保留孔的侧墙面及台面上圆形直径或方形边长为100μm的绝缘层；5)在P型氮化镓层上制备P型欧姆接触接触电极；6)用光刻和蒸发或溅射的方法形成氮化镓基发光二极管的N型层欧姆接触接触电极；7)最后用切割法或划片法沿设计好的管芯的分割道分割成单个管芯。
2.根据权利1所述的一种小尺寸氮化镓基蓝、绿色发光二极管管芯的制作方法，其特征在于，其中管芯尺寸大小为100-250μm×80-150μm。
3.根据权利要求1所述的一种小尺寸氮化镓基蓝、绿色发光二极管管芯的制作方法，其特征在于，其中刻蚀或腐蚀出的刻蚀孔的侧墙面要求为正台面。
4.根据权利要求1所述的一种小尺寸氮化镓基蓝、绿色发光二极管管芯制作的方法，其特征在于，其中绝缘层为用等离子增强化学气相沉积或低压化学气相沉积方法生长的二氧化硅或氮化硅等薄膜，厚度为0.01-0.3μm，并有良好的绝缘性能。
5.根据权利要求1所述的一种小尺寸氮化镓基蓝、绿色发光二极管管芯的制作方法，其特征在于，其中刻蚀孔的位置只要位于N型电极的面积内即可，最佳位置位于N型电极的中心。
6.根据权利要求1或5所述的一种适小尺寸氮化镓基蓝、绿色发光二极管管芯的制作方法，其特征在于，其中刻蚀孔的形状为圆形、方形或其他任意形状，圆形的直径或方形的边长等一般应小于50μm。
7.根据权利要求1所述的一种小尺寸氮化镓基蓝、绿色发光二极管管芯的制作方法，其特征在于，其中用该方法制作的管芯的工作电流为5-15mA，典型值为10mA。
全文摘要
一种小尺寸氮化镓基蓝、绿色发光二极管管芯的制作方法，包括如下步骤在蓝宝石衬底上分别制作N型氮化镓层、有源区和P型氮化镓层；在设计的N型欧姆接触电极区域利用刻蚀或腐蚀的方法形成一个圆形直径或方形边长小于50μm的孔，直到N型接触层；然后在样品表面蒸镀一层二氧化硅或氮化硅等绝缘薄膜；接着用光刻和腐蚀的方法将N型接触层上的绝缘膜腐蚀掉，露出N型接触层，而保留孔的侧墙面及台面上圆形直径或方形边长为100μm的绝缘层；在P型氮化镓层上制备P型欧姆接触接触电极；用光刻和蒸发或溅射的方法形成氮化镓基发光二极管的N型层欧姆接触接触电极；最后用切割法或划片法沿设计好的管芯的分割道分割成单个管芯。
文档编号H01L33/00GK1527409SQ0311984
公开日2004年9月8日 申请日期2003年3月5日 优先权日2003年3月5日
发明者杨辉, 张书明, 杨 辉 申请人:中国科学院半导体研究所