一种无砷化制造发光器件芯片的方法
【专利摘要】本发明提出了一种无砷化制造发光器件芯片的方法，包括如下步骤：生长衬底依次外延生长预置转换层、外延层N区、有源区和外延层P区；利用腐蚀液腐蚀预置转换层，通过机械牵引的方式整体分离外延层N区、有源区和外延层P区；将整体分离后获得的外延层N区经过表面处理步骤之后，通过第二键合介质结合功能衬底；经过光刻、蒸镀和剥离，或经过蒸镀、光刻和刻蚀分别在外延层N区和外延层P区形成N面电极和P面电极。本发明的生长衬底的As不会带入发光器件制备的后续工艺流程，降低工业废水的污染治理成本，同时生长衬底可以重复利用，降低生产成本，使得其具有明显的技术先进性和良好的经济效益。
【专利说明】一种无砷化制造发光器件芯片的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及LED领域，特别是指一种无砷化制造发光器件芯片的方法。
【背景技术】
[0002]目前使用的红黄光芯片生长衬底是GaAs，使用这种生长衬底的芯片产品则会含砷。在使用这种生长衬底的芯片的制备过程中，如果应用了生长衬底减薄工艺，则工业废水中将含有GaAs颗粒，增加了工业废水的污染，同时提高了企业排污和废水处理的成本。并且，其中采用的腐蚀停止层腐蚀速度慢，且消除不彻底，需要增加后续复杂的清除工艺。
【发明内容】
[0003]本发明提出一种无砷化制造发光器件芯片的方法，解决了现有技术中发光器件芯片制造带来的As污染问题。
[0004]本发明的技术方案是这样实现的:一种无砷化制造发光器件芯片的方法，包括如下步骤:
[0005]I)生长衬底依次外延生长预置转换层、外延层N区、有源区和外延层P区；
[0006]2)利用腐蚀液腐蚀所述预置转换层，同时通过机械牵引的方式整体分离所述外延层N区、所述有源区和所述外延层P区；
[0007]3)将整体分离后获得的所述外延层N区经过表面处理步骤之后，通过第二键合介质结合功能衬底；
[0008]4)经过光刻、蒸镀和剥离三个操作，或者经过蒸镀、光刻和刻蚀三个操作分别在所述外延层N区和所述外延层P区形成所述N面电极和所述P面电极。
[0009]进一步地,所述生长衬底包括GaAs ;所述预置转换层包括AlAs。
[0010]进一步地，所述预置转换层能够被腐蚀液选择性消除；所述腐蚀液具体为HF或BOE。
[0011]进一步地，所述生长衬底通过预置转换层转换为所述功能衬底。
[0012]优选地，所述功能衬底与所述第二键合介质的结合操作在18°C?110°C的温度范围内、450kPa?1500kPa的压强范围内执行。
[0013]优选地，步骤I)之后执行步骤A)，所述步骤A)具体为所述外延层P区表面通过粘附的方式形成粘合层，所述粘合层附接支撑衬底，或者所述外延层P区通过第一键合介质结合所述支撑衬底。
[0014]进一步地，所述支撑衬底和所述功能衬底具体为蓝宝石衬底或石英衬底。
[0015]优选地，步骤3)之后执行步骤C)，所述步骤C)具体为通过有机溶剂溶解法消除所述粘合层或所述第一键合介质，同时移除所述支撑衬底。
[0016]优选地，所述步骤C)在50°C?100°C的温度范围内执行。
[0017]优选地，所述第一键合介质为光阻剂，所述光阻剂具体为有机胶；所述第一键合介质能够被去光阻剂溶解，所述去光阻剂具体为丙酮；所述第二键合介质具体为Si02、ITO或Si3N4。
[0018]本发明的有益效果为:
[0019]I)生长衬底的As不会带入发光器件制备的后续工艺流程，降低工业废水的污染治理成本；
[0020]2)生长衬底可以重复利用，降低生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为本发明一种无砷化制造发光器件芯片的方法一个实施例的流程示意图；
[0023]图2为本发明步骤I)所得结构示意图；
[0024]图3为本发明步骤A)所得结构示意图；
[0025]图4为本发明步骤3)所得结构示意图；
[0026]图5为本发明步骤4)所得结构示意图。
[0027]图中:
[0028]1、生长衬底；2、预置转换层；3、外延层N区；4、有源区；5、外延层P区；6、第一键合介质；7、支撑衬底；8、功能衬底；9、第二键合介质；10、P面电极；11、N面电极。
【具体实施方式】
[0029]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0030]实施例1
[0031]如图1?2及图4?5所示，本发明一种无砷化制造发光器件芯片的方法，包括如下步骤:
[0032]I)生长衬底I依次外延生长预置转换层2、外延层N区3、有源区4和外延层P区
5；
[0033]2)利用腐蚀液腐蚀预置转换层2，同时通过机械牵引的方式整体分离外延层N区
3、有源区4和外延层P区5;
[0034]3)将整体分离后获得的外延层N区3经过表面处理步骤之后，通过第二键合介质9结合功能衬底8 ；
[0035]4)经过光刻、蒸镀和剥离三个操作分别在外延层N区3和外延层P区5形成N面电极11和P面电极10。
[0036]生长衬底I包括GaAs ;预置转换层2包括AlAs。预置转换层2能够被腐蚀液选择性消除；腐蚀液具体为HF。生长衬底I通过预置转换层2转换为功能衬底8。功能衬底8具体为石英衬底。第二键合介质9具体为Si02、ITO或Si3N4。[0037]功能衬底8与第二键合介质9的结合操作在18°C的温度下、600kPa的压强下执行。
[0038]实施例2
[0039]如图1?2及图4?5所示，本发明一种无砷化制造发光器件芯片的方法，包括如下步骤:
[0040]I)生长衬底I依次外延生长预置转换层2、外延层N区3、有源区4和外延层P区
5；
[0041]2)利用腐蚀液腐蚀预置转换层2，同时通过机械牵引的方式整体分离外延层N区
3、有源区4和外延层P区5;
[0042]3)将整体分离后获得的外延层N区3经过表面处理步骤之后，通过第二键合介质9结合功能衬底8 ；
[0043]4)经过蒸镀、光刻和刻蚀三个操作分别在外延层N区3和外延层P区5形成N面电极11和P面电极10。
[0044]生长衬底I包括GaAs ;预置转换层2包括AlAs。预置转换层2能够被腐蚀液选择性消除；腐蚀液具体为Β0Ε。生长衬底I通过预置转换层2转换为功能衬底8。功能衬底8具体为蓝宝石衬底。第二键合介质9具体为Si02、ITO或Si3N4介质。
[0045]功能衬底8与第二键合介质9的结合操作在80°C的温度下、IOOOkPa的压强下执行。
[0046]实施例3
[0047]如图1?5所示，本发明一种无砷化制造发光器件芯片的方法，包括如下步骤:
[0048]I)生长衬底I依次外延生长预置转换层2、外延层N区3、有源区4和外延层P区
5；
[0049]2)利用腐蚀液腐蚀预置转换层2，同时通过机械牵引的方式整体分离外延层N区
3、有源区4和外延层P区5;
[0050]3)将整体分离后获得的外延层N区3经过表面处理步骤之后，通过第二键合介质9结合功能衬底8 ；
[0051]4)经过光刻、蒸镀和剥离三个操作分别在外延层N区3和外延层P区5形成N面电极11和P面电极10。
[0052]步骤I)之后执行步骤A)，步骤A)具体为外延层P区5表面通过粘附的方式形成粘合层，粘合层附接支撑衬底7。
[0053]步骤3)之后执行步骤C)，步骤C)具体为通过有机溶剂溶解法消除粘合层，同时移除支撑衬底7。
[0054]生长衬底I包括GaAs ;预置转换层2包括AlAs。预置转换层2能够被腐蚀液选择性消除；腐蚀液具体为HF。生长衬底I通过预置转换层2转换为功能衬底8。支撑衬底7和功能衬底8具体为蓝宝石衬底。第二键合介质9具体为Si02、ITO或Si3N4介质。
[0055]功能衬底8与第二键合介质9的结合操作在60°C的温度下、1200kPa的压强下执行。
[0056]步骤C)在50°C的温度下执行。
[0057]实施例4[0058]如图1?5所示，本发明一种无砷化制造发光器件芯片的方法，包括如下步骤:
[0059]I)生长衬底I依次外延生长预置转换层2、外延层N区3、有源区4和外延层P区
5；
[0060]2)利用腐蚀液腐蚀预置转换层2，同时通过机械牵引的方式整体分离外延层N区
3、有源区4和外延层P区5;
[0061]3)将整体分离后获得的外延层N区3经过表面处理步骤之后，通过第二键合介质9结合功能衬底8 ；
[0062]4)经过光刻、蒸镀和剥离三个操作分别在外延层N区3和外延层P区5形成N面电极11和P面电极10。
[0063]步骤I)之后执行步骤A)，步骤A)具体为外延层P区5通过第一键合介质6结合支撑衬底7。
[0064]步骤3)之后执行步骤C)，步骤C)具体为通过有机溶剂溶解法消除第一键合介质6，同时移除支撑衬底7。
[0065]生长衬底I包括GaAs ;预置转换层2包括AlAs。预置转换层2能够被腐蚀液选择性消除；腐蚀液具体为HF。生长衬底I通过预置转换层2转换为功能衬底8。支撑衬底7和功能衬底8具体为石英衬底。第一键合介质6为光阻剂，光阻剂具体为有机胶；第一键合介质6能够被去光阻剂溶解，去光阻剂具体为丙酮；第二键合介质9具体为Si02、ITO或Si3N4介质。
[0066]功能衬底8与第二键合介质9的结合操作在110°C的温度下、450kPa的压强下执行。
[0067]步骤C)在100°C的温度下执行。
[0068]实施例5
[0069]如图1?5所示，本发明一种无砷化制造发光器件芯片的方法，包括如下步骤:
[0070]I)生长衬底I依次外延生长预置转换层2、外延层N区3、有源区4和外延层P区
5；
[0071]2)利用腐蚀液腐蚀预置转换层2，同时通过机械牵引的方式整体分离外延层N区
3、有源区4和外延层P区5;
[0072]3)将整体分离后获得的外延层N区3经过表面处理步骤之后，通过第二键合介质9结合功能衬底8 ；
[0073]4)经过蒸镀、光刻和刻蚀三个操作分别在外延层N区3和外延层P区5形成N面电极11和P面电极10。
[0074]步骤I)之后执行步骤A)，步骤A)具体为外延层P区5通过第一键合介质6结合支撑衬底7。
[0075]步骤3)之后执行步骤C)，步骤C)具体为通过有机溶剂溶解法消除第一键合介质6，同时移除支撑衬底7。
[0076]生长衬底I包括GaAs ;预置转换层2包括AlAs。预置转换层2能够被腐蚀液选择性消除；腐蚀液具体为Β0Ε。生长衬底I通过预置转换层2转换为功能衬底8。支撑衬底7和功能衬底8具体为蓝宝石衬底。第一键合介质6为光阻剂，光阻剂具体为有机胶；第一键合介质6能够被去光阻剂溶解，去光阻剂具体为丙酮；第二键合介质9具体为Si02、ITO或Si3N4介质。
[0077]功能衬底8与第二键合介质9的结合操作在45°C的温度范围内、1500kPa的压强范围内执行。
[0078]步骤C)在75°C的温度范围内执行。
[0079]本发明所用生长衬底I经过表面处理之后，进行再利用。本发明所用刻蚀具体为干法刻蚀或者湿法刻蚀，使用选择性的和/或各向异性的刻蚀法来执行；表面处理步骤包括抛光步骤、检测步骤以及位于所述抛光步骤之前和/或之后的清洗步骤，抛光步骤具体为化学抛光或机械抛光；清洗步骤具体为所述腐蚀液清洗或者水清洗；检测步骤具体为光滑度检测和表面清洁度检测。
[0080]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种无砷化制造发光器件芯片的方法，其特征在于，包括如下步骤: O生长衬底依次外延生长预置转换层、外延层N区、有源区和外延层P区； 2)利用腐蚀液腐蚀所述预置转换层，同时通过机械牵引的方式整体分离所述外延层N区、所述有源区和所述外延层P区； 3)将整体分离后获得的所述外延层N区经过表面处理步骤之后，通过第二键合介质结合功能衬底； 4)经过光刻、蒸镀和剥离三个操作，或者经过蒸镀、光刻和刻蚀三个操作分别在所述外延层N区和所述外延层P区形成N面电极和P面电极。
2.根据权利要求1所述的一种无砷化制造发光器件芯片的方法，其特征在于，所述生长衬底包括GaAs ;所述预置转换层包括AlAs。
3.根据权利要求2所述的一种无砷化制造发光器件芯片的方法，其特征在于，所述预置转换层能够被腐蚀液选择性消除；所述腐蚀液具体为HF或BOE。
4.根据权利要求1所述的一种无砷化制造发光器件芯片的方法，其特征在于，所述生长衬底通过预置转换层转换为所述功能衬底。
5.根据权利要求1?4任一项所述的一种无砷化制造发光器件芯片的方法，其特征在于，所述功能衬底与所述第二键合介质的结合操作在18°C?110°C的温度范围内、450kPa?1500kPa的压强范围内执行。
6.根据权利要求1所述的一种无砷化制造发光器件芯片的方法，其特征在于，步骤I)之后执行步骤A)，所述步骤A)具体为所述外延层P区表面通过粘附的方式形成粘合层，所述粘合层附接支撑衬底，或者所述外延层P区通过第一键合介质结合所述支撑衬底。
7.根据权利要求6所述的一种无砷化制造发光器件芯片的方法，其特征在于，所述支撑衬底和所述功能衬底具体为蓝宝石衬底或石英衬底。
8.根据权利要求6所述的一种无砷化制造发光器件芯片的方法，其特征在于，步骤3)之后执行步骤C)，所述步骤C)具体为通过有机溶剂溶解法消除所述粘合层或所述第一键合介质，同时移除所述支撑衬底。
9.根据权利要求8所述的一种无砷化制造发光器件芯片的方法，其特征在于，所述步骤C)在50°C?100°C的温度范围内执行。
10.根据权利要求6所述的一种无砷化制造发光器件芯片的方法，其特征在于，所述第一键合介质为光阻剂，所述光阻剂具体为有机胶介质；所述第一键合介质能够被去光阻剂溶解，所述去光阻剂具体为丙酮；所述第二键合介质具体为Si02、ITO或Si3N4介质。
【文档编号】H01L33/30GK103811616SQ201410049588
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年2月13日 优先权日:2014年2月13日
【发明者】廉鹏, 杜晓东, 李春伟 申请人:北京太时芯光科技有限公司