专利名称：高提取效率氮化镓发光二极管的制作方法
技术领域：
本发明属于半导体技术领域，特别是指一种高提取效率氮化镓发光二极管的制作 方法。
背景技术：
GaN基LED的器件结构，主要经历了正装结构、倒装结构，以及目前广为国际上重 视的垂直结构三个主要阶段。2004年开始，垂直结构得到了人们的广泛关注，垂直结构通过 热压键合、激光剥离(LLO)等工艺，将GaN外延结构从蓝宝石转移到Cu、Si等具有良好电、 热传导特性的衬底材料上，器件电极上下垂直分布，从而彻底解决了正装、倒装结构GaN基 LED器件中因为电极平面分布、电流侧向注入导致的诸如散热，电流分布不均勻、可靠性等 一系列问题。因此，垂直结构也被称为是继正装、倒装之后的第三代GaN基LED器件结构， 很有可能取代现有的器件结构而成为GaN基LED技术主流。垂直结构LED的发光效率是最重要的一个技术指标，进一步提高其发光效率是 LED走向通用照明领域的必经之路，也是目前面临的一个最大的技术难题。而由于折射率 差导致光在材料内部多次反射不能逸出是影响器件效率的重要因素之一。矩形结构的LED 几乎将出射角大于全反射临界角的光线全部限制在器件内部，所以将LED器件的侧面做成 斜面可有效地减少器件与空气界面处的全反射，使更多的光以更短的距离传输出去。经实 验论证，当衬底侧面的倾斜角θ适当时，光的提取效率可以达到50%以上，有效提高了 LED 的提取效率和出光效率。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种通过掩膜与刻蚀相结合的技术来实现高提取(出 光)效率氮化镓发光二极管的制作方法，即通过面积不同的双层掩膜和适当的ICP刻蚀条 件，使氮化镓基发光二极管器件在激光剥离后台面形貌为梯形，不仅增加了台面侧面的光 出射率，而且极大缩短了光在材料中的传输距离，提升了提取效率，从而提高了整个器件的 发光效率。本发明提供一种高提取效率氮化镓发光二极管的制作方法，包括步骤1 在衬底上制备氮化镓外延片；步骤2 在氮化镓外延片上制备第一层掩膜和第二层掩膜；步骤3 采用不同图形面积光刻版进行光刻，将第二层掩膜的两侧刻蚀掉，使第二 层掩膜的面积小于第一层掩膜的面积；步骤4 通过双层掩膜的差异，采用ICP刻蚀的方法，将第一层掩膜和氮化镓外延 片两侧刻蚀成梯形台面，该梯形台面的上部的宽度与第二层掩膜的宽度相同，该梯形台面 的下部的宽度与衬底的宽度相同；步骤5 采用湿法腐蚀的方法，腐蚀掉第一层掩膜和第二层掩膜；步骤6 在氮化镓外延片上制作P电极；
步骤7 采用激光剥离的方法，去掉衬底；步骤8 在P电极上制作转移衬底；步骤9 在氮化镓外延片上制作N电极，完成制备。其中衬底为蓝宝石衬底。其中第一层掩膜和第二层掩膜的材料是氧化硅或光刻胶。其中P电极包括在ITO层上依次蒸发的镍、银、镍和金。其中转移衬底的材料为铜、铜-钨合金、镍或硅。其中激光剥离技术的激光辐射是选用248nm或355nm波长。其中N电极包括在ITO层上依次蒸发的铬、白金和金。
为使审查员能进一步了解本发明的结构、特征及其目的，以下结合附图及较佳具 体实施例的详细说明如后，其中图1为本发明的制备流程图；图2是本发明的蓝宝石衬底上的芯片台面双层掩膜示意图；图3为本发明的芯片台面在制作完成后的示意图；图4是本发明的芯片台面在制作完P电极的示意图；图5是本发明的芯片台面在进行激光剥离去蓝宝石衬底后的示意图；图6是本发明的芯片台面在制作完N电极后的示意图。
具体实施例方式本发明关键在于使用双层掩膜以及利用合适的ICP刻蚀条件在氮化镓侧面形成 梯形台面，激光剥离后台面仍呈梯形，通过提高光的提取效率和出射率来提高芯片的发光 效率。请参阅图1，配合采用图2至图6本发明提供一种高提取效率氮化镓发光二极管的 制作方法，包括步骤Sl 在衬底1上制备氮化镓外延片2 (见图幻，衬底1选择蓝宝石衬底；步骤S2 在氮化镓外延片2上制备第一层掩膜二氧化硅6和第二层掩膜正性光刻 胶7(见图2)；步骤S3 采用不同图形面积光刻版进行光刻，将第二层掩膜7的两侧刻蚀掉，使第 二层掩膜7的面积小于第一层掩膜6的面积(见图2)；步骤S4 通过双层掩膜的差异，采用TCP刻蚀的方法，将第一层掩膜6和氮化镓外 延片2两侧刻蚀成梯形台面(见图幻，该梯形台面的上部的宽度与第二层掩膜7的宽度相 同，该梯形台面的下部的宽度与衬底1的宽度相同，ICP刻蚀气体选用氯气和氩气的混合 气，RF功率65W，ICP功率1800W，特别注意匹配掩膜的L、D值(见图3)，要保证掩膜6的厚 度D在刻蚀过程中边缘L的区域提前消耗完，以影响GaN台面的刻蚀形貌。在保证刻蚀损 伤和刻蚀速率的前提下在芯片台面刻蚀中形成倾斜角θ约为30度的梯形结构；步骤S5 采用湿法腐蚀的方法，先使用硫酸双氧水去除第二层掩膜7，再使用氢氟 酸的缓冲液去除第一层掩膜6 (见图3)，表面清洗干净后氮气吹干；
步骤S6 在氮化镓外延片2上制作P电极3(见图4)，蒸发金属选择为 NiAgNiAul0/200/50/500nm ；步骤S7 采用激光剥离的方法，去掉衬底1(见图5)，激光剥离选择的激光波长为 248nm 或 355nm ；步骤S8 在P电极3上制作转移衬底4 (见图幻，转移衬底4选用铜；步骤S9 在氮化镓外延片2上制作N电极5 (见图6)，蒸发金属选择为 50/50/300nm 的 Cr/Pt/Au，完成制备。以上所述，仅为本发明中的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任 何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变换或替换，都应涵盖在 本发明的包含范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
权利要求
1.一种高提取效率氮化镓发光二极管的制作方法，包括 步骤1 在衬底上制备氮化镓外延片；步骤2 在氮化镓外延片上制备第一层掩膜和第二层掩膜；步骤3 采用不同图形面积光刻版进行光刻，将第二层掩膜的两侧刻蚀掉，使第二层掩 膜的面积小于第一层掩膜的面积；步骤4 通过双层掩膜的差异，采用ICP刻蚀的方法，将第一层掩膜和氮化镓外延片两 侧刻蚀成梯形台面，该梯形台面的上部的宽度与第二层掩膜的宽度相同，该梯形台面的下 部的宽度与衬底的宽度相同；步骤5 采用湿法腐蚀的方法，腐蚀掉第一层掩膜和第二层掩膜；步骤6 在氮化镓外延片上制作P电极；步骤7 采用激光剥离的方法，去掉衬底；步骤8 在P电极上制作转移衬底；步骤9 在氮化镓外延片上制作N电极，完成制备。
2.根据权利要求1所述的高提取效率氮化镓发光二极管的制作方法，其中衬底为蓝宝 石衬底。
3.根据权利要求1所述的高提取效率氮化镓发光二极管的制作方法，其中第一层掩膜 和第二层掩膜的材料是氧化硅或光刻胶。
4.根据权利要求1所述的高提取效率氮化镓发光二极管的制作方法，其中P电极包括 在ITO层上依次蒸发的镍、银、镍和金。
5.根据权利要求1所述的高提取效率氮化镓发光二极管的制作方法，其中转移衬底的 材料为铜、铜一钨合金、镍或硅。
6.根据权利要求1所述的高提取效率氮化镓发光二极管的制作方法，其中激光剥离技 术的激光辐射是选用M8nm或355nm波长。
7.根据权利要求1所述的高提取效率氮化镓发光二极管的制作方法，其中N电极包括 在ITO层上依次蒸发的铬、白金和金。
全文摘要
一种高提取效率氮化镓发光二极管的制作方法，包括步骤1在衬底上制备氮化镓外延片；步骤2在氮化镓外延片上制备第一层掩膜和第二层掩膜；步骤3采用不同图形面积光刻版进行光刻，将第二层掩膜的两侧刻蚀掉，使第二层掩膜的面积小于第一层掩膜的面积；步骤4通过双层掩膜的差异，采用ICP刻蚀的方法，将第一层掩膜和氮化镓外延片两侧刻蚀成梯形台面，该梯形台面的上部的宽度与第二层掩膜的宽度相同，该梯形台面的下部的宽度与衬底的宽度相同；步骤5采用湿法腐蚀的方法，腐蚀掉第一层掩膜和第二层掩膜；步骤6在氮化镓外延片上制作P电极；步骤7采用激光剥离的方法，去掉衬底；步骤8在P电极上制作转移衬底；步骤9在氮化镓外延片上制作N电极，完成制备。
文档编号H01L33/00GK102064242SQ201010534588
公开日2011年5月18日 申请日期2010年11月3日 优先权日2010年11月3日
发明者伊晓燕, 刘志强, 季安, 樊中朝, 王军喜, 黄亚军 申请人:中国科学院半导体研究所