发光二极管芯片制备方法与流程

本公开涉及发光二极管制作领域，特别涉及一种发光二极管芯片制备方法。

背景技术：

发光二极管芯片是一种能发光的半导体电子元件。作为一种高效、环保、绿色新型固态照明光源，正在被迅速广泛地得到应用，如交通信号灯、汽车内外灯、城市景观照明、手机背光源等，提高发光二极管芯片发光效率是发光二极管不断追求的目标。

发光二极管芯片包括外延层及位于外延层上且与外延层相连的p电极与n电极，p电极与n电极通常位于外延层的保护层上的通孔内，保护层对电极的底层及对外延层的pn结材料进行保护。部分发光二极管芯片中，需要在p电极制备之后，再制备n电极，再沉积外延层的起到保护作用的保护层。但这种制备方式，容易出现p电极粘附n电极在制备时所使用的光刻胶，光刻胶会影响p电极与后续生长的保护层的通孔之间的粘连，导致p电极与通孔之间出现分离的情况，影响p电极的使用。

技术实现要素：

本公开实施例提供了发光二极管芯片制备方法，能够保证p电极与保护层的通孔的稳定粘连，以保证p电极的正常使用。所述技术方案如下：

本公开实施例提供了一种发光二极管芯片制备方法，所述发光二极管芯片制备方法包括：

提供一发光二极管外延片，所述发光二极管外延片包括衬底及依次层叠在所述衬底上的p型半导体与n型半导体；

在所述p型半导体上制备p电极；

在所述p电极及所述p型半导体的表面覆盖光刻胶隔离层；

在所述n型半导体上制备n电极；

去除所述光刻胶隔离层；

在所述p型半导体与所述n型半导体的表面沉积保护层。

可选地，所述光刻胶隔离层的厚度为0.1～0.3um。

可选地，所述光刻胶隔离层为氧化硅材料。

可选地，所述光刻胶隔离层还覆盖所述n型半导体的表面，所述在所述n型半导体上制备n电极，包括：

在所述光刻胶隔离层上制备出连通至所述n型半导体的表面的n电极孔，在所述n电极孔内制备所述n电极。

可选地，在所述p型半导体上制备p电极，包括：

在所述p型半导体的表面涂覆第一光刻胶，所述第一光刻胶上具有p电极孔；

在所述p电极孔内沉积p电极，所述p电极包括依次层叠在所述p型半导体上的第一au金属层、aube合金层及第二au金属层；

在所述第二au金属层上生长阻挡扩散金属层。

可选地，所述发光二极管芯片制备方法，还包括：

在所述p电极及所述p型半导体的表面覆盖光刻胶隔离层之前，

去除所述第一光刻胶与所述阻挡扩散金属层；

清洗所述发光二极管外延片。

可选地，所述阻挡扩散金属层为ti阻挡扩散金属层。

可选地，所述发光二极管芯片制备方法，还包括：

在所述p电极及所述p型半导体的表面覆盖光刻胶隔离层之后，在所述n型半导体上制备n电极之前，使所述p电极与所述p型半导体形成欧姆接触。

可选地，所述使所述p电极与所述p型半导体之间合金融合以形成欧姆接触，包括：

在温度为470℃～490℃的条件下，将所述发光二极管外延片加热600s～900s，以使所述p电极中的部分金属扩散至所述p型半导体中以形成欧姆接触。

可选地，所述发光二极管芯片制备方法，还包括：

去除所述光刻胶隔离层之后，在所述p型半导体与所述n型半导体的表面沉积保护层之前，

在所述p电极孔制备依次层积在所述p电极上的第一ti金属层、pt金属层与第二ti金属层。

本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果包括：

在p型半导体与n型半导体上制备电极时，可以先在p型半导体上制备p电极，p电极制备之后在p电极及p型半导体的表面覆盖光刻胶隔离层。光刻胶隔离层可以将p型半导体的表面、p电极的表面与其他结构之间隔离开，并对p型半导体的表面、p电极的表面起到保护作用。后续再在n型半导体上制备n电极时，n电极的制备不会对p电极造成影响，p电极也不会粘附上光刻胶或者其他杂质，p电极的表面较为干净。在n电极与p电极制备完之后，则可以去除光刻胶隔离层，再在p型半导体与n型半导体的表面沉积保护层。保护层与表面相对较为纯净的p、n电极之间可以形成较好的接触，降低p、n电极与保护层之间分离的风险，保证p、n电极的稳定使用。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例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公开的一些实施例，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。

图1是本公开实施例提供的一种发光二极管芯片制备方法流程图；

图2是本公开实施例提供的一种发光二极管芯片的结构示意图；

图3是本公开实施例提供的另一种发光二极管芯片制备方法流程图；

图4是本公开实施例提供的另一种发光二极管芯片的结构示意图；

图5～图7是本公开实施例提供的发光二极管芯片制备过程示意图。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。

图1是本公开实施例提供的一种发光二极管芯片制备方法流程图，参考图1可知，该发光二极管芯片制备方法包括：

s101：提供一发光二极管外延片，发光二极管外延片包括衬底及依次层叠在衬底上的p型半导体与n型半导体。

s102：在p型半导体上制备p电极。

s103：在p电极及p型半导体的表面覆盖光刻胶隔离层。

s104：在n型半导体上制备n电极。

s105：去除光刻胶隔离层。

s106：在p型半导体与n型半导体的表面沉积保护层。

在p型半导体与n型半导体上制备电极时，可以先在p型半导体上制备p电极，p电极制备之后在p电极及p型半导体的表面覆盖光刻胶隔离层。光刻胶隔离层可以将p型半导体的表面、p电极的表面与其他结构之间隔离开，并对p型半导体的表面、p电极的表面起到保护作用。后续再在n型半导体上制备n电极时，n电极的制备不会对p电极造成影响，p电极也不会粘附上光刻胶或者其他杂质，p电极的表面较为干净。在n电极与p电极制备完之后，则可以去除光刻胶隔离层，再在p型半导体与n型半导体的表面沉积保护层。保护层与表面相对较为纯净的p、n电极之间可以形成较好的接触，降低p、n电极与保护层之间分离的风险，保证p、n电极的稳定使用。

执行完步骤s106之后的发光二极管芯片的结构可参考图2。

图2是本公开实施例提供的一种发光二极管芯片的结构示意图，参考图2可知，该发光二极管芯片包括衬底1、p型半导体2、n型半导体3、p电极4、n电极5及保护层6。p型半导体2与n型半导体3依次层叠在衬底1上，n型半导体3的表面上具有延伸到p型半导体2的凹槽100。p电极4位于p型半导体2因凹槽100而暴露出的表面上，n电极5位于n型半导体3的表面上。保护层6覆盖p型半导体2与n型半导体3暴露的表面，保护层6上具有分别对应p电极4与n电极5的第一通孔61与第二通孔62，p电极4的外周壁与第一通孔61的内周壁相贴，n电极5的外周壁与第二通孔62的内周壁相贴。

图3是本公开实施例提供的另一种发光二极管芯片制备方法流程图，参考图3可知，该发光二极管芯片制备方法包括：

s201：提供一衬底。

可选地，衬底为蓝宝石衬底。易于实现与制作。

在本公开所提供的其他实现方式中，衬底也可为蓝宝石平片、gan平片、sic平片、si平片其中的一种衬底。本公开对此不做限制。

示例性地，衬底的尺寸可为2英寸、4英寸或6英寸。

s202：在衬底上依次生长p型半导体与n型半导体以得到发光二极管外延片。

需要说明的是，n型半导体上通常具有延伸至p型半导体的表面的凹槽，以将n型半导体的表面暴露出来，用以制备n电极。具体可参见图2。

为便于理解，此处提供图4，图4是本公开实施例提供的另一种发光二极管芯片的结构示意图，参考图4可知，发光二极管芯片包括衬底1、p型半导体2、n型半导体3、p电极4、n电极5及保护层6。图4中的p型半导体2包括由下至上依次层叠的键合层21及gap接触层22，p电极4位于gap接触层22上且与gap接触层22相连。n型半导体3包括由下至上依次层叠的多量子阱层31、algainp层32及gaas接触层33，n电极5位于gaas接触层33上且与gaas接触层33相连。

在p型半导体2与n型半导体3分别为上一段中所示的结构的前提下，p电极4与gap接触层22之间若要形成欧姆接触，所需要的加热温度远高于n电极5与gaas接触层33之间形成欧姆接触所需的加热温度。因此需要先形成p电极4与gap接触层22之间的欧姆接触，再形成n电极5与gaas接触层33之间的欧姆接触。避免p电极4与gap接触层22之间温度过高导致n电极5与gaas接触层33之间的接触失效。

为便于理解，步骤s202之后的步骤以图4中所示结构进行说明与陈述。

需要说明的是，在本公开所提供的其他实现方式中，发光二极管芯片的外延层也可采用氮化镓等不同的材料制备，或者发光二极管芯片的外延层具有不同的层次结构，本公开对此不做限制。

在本公开实施例中，可以采用veecok465iorc4orrbmocvd(metalorganicchemicalvapordeposition，金属有机化合物化学气相沉淀)设备或者aixtron金属有机化合物化学气相沉淀设备实现发光二极管的外延生长。采用高纯h2(氢气)或高纯n2(氮气)或高纯h2和高纯n2的混合气体作为载气，高纯nh3作为n源，三甲基镓(tmga)及三乙基镓(tega)作为镓源，三甲基铟(tmin)作为铟源，硅烷(sih4)作为n型掺杂剂，三甲基铝(tmal)作为铝源，二茂镁(cp2mg)作为p型掺杂剂。

s203：在p型半导体上制备p电极。

步骤s203包括：

在p型半导体的表面涂覆第一光刻胶，第一光刻胶上具有p电极孔；在p电极孔内沉积p电极，p电极包括依次层叠在p型半导体上的第一au金属层、aube合金层及第二au金属层；在第二au金属层上生长阻挡扩散金属层。

在通过光刻工艺在p型半导体的表面制备p电极时，使p电极包括依次层叠在p型半导体上的第一au金属层、aube合金层。第二au金属层上长有阻挡扩散金属层。第一au金属层、aube合金层及第二au金属层可以保证p电极的正常功能。阻挡扩散金属层则可以阻止aube合金层中容易扩散吸附杂质的be扩散至p电极的表面，因此可以避免杂质及光刻胶等结构粘附到p电极的表面的概率，保证p电极表明的纯净度，保证最终p电极的表面与保护层之间的良好粘连。

可选地，阻挡扩散金属层为ti阻挡扩散金属层。

使用ti材料制备阻挡扩散金属层，一方面ti材料具有较好的阻挡扩散的作用，另一发明ti材料的易于获取、成本低，最后去除也较为方便而不会损伤其他金属层，可以对阻挡扩散金属层以下的金属层进行良好保护的同时，也不会过度提高发光二极管芯片的制备成本。

示例性地，ti阻挡扩散金属层的厚度为50埃～200埃。

ti阻挡扩散金属层的厚度在以上范围内时，可以对阻挡扩散金属层以下的金属层进行良好保护，最后去除时也较为方便，且不易对其他结构造成伤害。

可选地，第一au金属层的厚度及第二au金属层的厚度，分别为50～200埃、2000-10000埃。aube合金层厚度为1000～3000埃。

第一au金属层、aube合金层及第二au金属层的厚度在以上范围内，可以保证最终得到的p电极与p型半导体之间具有较好的连接，且传导电流的信号较好。

可选地，p电极的整体厚度为0.3～1.5um。能够保证p电极正常传导电流的功能。

在本公开所提供的其他实现方式中，p电极也可不包括阻挡扩散金属层，或者采用其他金属层次结构，本公开对此不做限制。

执行完步骤s203之后的发光二极管外延片结构可参见图5，图5中p电极4已制备完成。p电极4上具有ti阻挡扩散金属层200，此时覆盖p型半导体2的表面的第一光刻胶300还未去除。p电极4包括依次层叠在p型半导体2上的第一au金属层41、aube合金层42及第二au金属层43。

s204：去除第一光刻胶与阻挡扩散金属层。

去除第一光刻胶并去除阻挡扩散金属层，可以便于后续n电极等结构的制备，阻挡扩散金属层可以看做牺牲保护层，保护阻挡扩散金属层以下的金属层不受n电极制备过程中所需要使用的一些腐蚀液的损害。

步骤s204可包括：使用等离子去胶机去除第一光刻胶。

等离子去胶机去除第一光刻胶接近物理去除，等离子去胶机去除第一光刻胶的同时，会同时去除部分ti阻挡扩散金属层，减少后续需要去除ti阻挡扩散金属层的工序与时间。

可选地，步骤s204还包括，使用boe溶液去除ti阻挡扩散金属层。boe溶液的腐蚀力较弱，可以有效去除ti阻挡扩散金属层并清洗p型半导体与p电极的表面，而不会与ti阻挡扩散金属层底下的惰性金属进行反应。可以保证p电极的稳定使用，并有效去除ti阻挡扩散金属层。

示例性地，boe溶液包括摩尔质量比为1:7的hf与nh4f。可以有效去除ti阻挡扩散金属层并清洗p型半导体与p电极的表面，而不会与ti阻挡扩散金属层底下的惰性金属进行反应。

可选地，ti阻挡扩散金属层去除时，p电极在上一段中所示的boe溶液中浸泡120s。可以充分去除ti阻挡扩散金属层并清洗p型半导体与p电极的表面。

s205：清洗发光二极管外延片。

清洗发光二极管外延片可以保证整个发光二极管外延片的表面保持清洁，便于后续电极与外延结构的生长与制备。

步骤s205可包括：使用清水持续冲洗整个发光二极管外延片的表面，使用氮气吹干。能够得到清洁度较高的发光二极管外延片与电极。

s206：在p电极及p型半导体的表面覆盖光刻胶隔离层。

步骤s206中，光刻胶隔离层的厚度可为0.1～0.3um。

光刻胶隔离层的厚度在以上范围内，可以对p型半导体及p电极进行良好保护，避免p型半导体及p电极受到后续n电极制备过程中一些溶液及杂质的影响，保证最终得到的p型半导体及p电极的表面保持清洁。

可选地，光刻胶隔离层为氧化硅材料。

光刻胶隔离层为氧化硅材料，不易与电极金属及光刻胶反应，且去除光刻胶隔离层的溶液也不易与电极金属及光刻胶反应。可以对p型半导体及p电极的表面进行保护的同时，便于光刻胶隔离层的去除。

可选地，光刻胶隔离层还覆盖n型半导体的表面。

光刻胶隔离层还覆盖n型半导体的表面，光刻胶隔离层还可以对n型半导体的表面进行保护，保证n型半导体的表面纯净度。

执行完步骤s206之后的结构可参见图6，图6中ti阻挡扩散金属层200与第一光刻胶300均已去除，暴露的p型半导体2的表面与p电极4的表面则重新覆盖有光刻胶隔离层400。

s207：使p电极与p型半导体形成欧姆接触。

步骤s207，可包括：

在温度为470℃～490℃的条件下，将发光二极管外延片加热600s～900s，以使p电极中的部分金属扩散至p型半导体中以形成欧姆接触。

步骤s207中光刻胶隔离层还未去除，仍对p型半导体与p电极起到保护作用，这种条件下，对发光二极管外延片进行加热，在上一段中所示的加热条件下使p电极中的部分金属扩散至p型半导体中以形成欧姆接触，可以保证p型半导体与p电极的纯净度，且保证p型半导体与p电极粘连更为紧密，减小p电极分离与脱落的风险。

s208：在n型半导体上制备n电极。

光刻胶隔离层还未去除，且光刻胶隔离层覆盖n型半导体的表面的前提下，步骤s208包括：

在光刻胶隔离层上制备出连通至n型半导体的表面的n电极孔，在n电极孔内制备n电极。

光刻胶隔离层此时同样可以对n型半导体的表面起到保护作用，避免光刻胶粘附在n型半导体的表面，避免后续去除制备n型半导体的光刻胶的溶液或者等离子体对n型半导体造成影响，保证n型半导体的质量。

进一步地，步骤s208包括：在光刻胶隔离层上涂覆第二光刻胶；在第二光刻胶上制备出第一光孔；在第一光孔内滴入与氧化硅反应而不与第二光刻胶及gaas接触层反应的腐蚀液；腐蚀液在光刻胶隔离层上腐蚀出n电极孔。

采用上一段中所示的结构，可以实现对n电极的稳定制备且不对光刻胶隔离层之外的其他结构造成损伤。n电极孔也可以对n电极的底层金属进行保护，避免n电极的底部出现粘胶的情况，保证n电极的底部可以实现与保护层之间的良好粘连，减小n电极与保护层之间分离的风险。

可选地，上一段中的腐蚀液包括hf\nh4f。易于获取与制备。

示例性地，n电极包括由下至上依次层叠的au\augeni\au\pt\au。

n电极采用上一段中的结构，可以实现n电极与gaas接触层的良好粘连，且n电极也可以实现与保护层之间较好的粘连，减小n电极与保护层之间分离的风险。

可选地，n电极的厚度为0.6～1.4um。可以实现与gaas接触层的良好接触并实现对电流的稳定传导。

在本公开所提供的其他实现方式中，若光刻胶隔离层未覆盖n型半导体的表面，步骤s208中也可直接在n型半导体的表面制备n电极。

执行完步骤s208之后的结构可参见图7，图7中n电极5已制备完成。此时光刻胶隔离层400与第二光刻胶500还未去除，光刻胶隔离层400上具有n电极孔4001。n电极5的具体结构则可参见图4，n电极5包括由下至上依次层叠的第一au层51、augeni合金层52、第二au层53、pt层54、第三au层55。

s209：去除第二光刻胶与光刻胶隔离层。

步骤s209中，第二光刻胶可使用丙酮、甲基吡咯烷酮去除。可以有效去除第二光刻胶且不会对其他结构造成影响。

可选地，光刻胶隔离层则使用boe溶液进行去除。boe溶液与步骤s204中的boe溶液的成分相同。可以便于光刻胶隔离层的去除且不会对其他结构造成影响。

s210：使n电极与n型半导体形成欧姆接触。

步骤s210，可包括：

在温度为280℃～320℃的条件下，将发光二极管外延片加热600s～900s，以使n电极中的部分金属扩散至n型半导体中以形成欧姆接触。

在上一段中所示的加热条件下使n电极中的部分金属扩散至n型半导体中以形成欧姆接触，可以保证n型半导体与n电极的纯净度，且保证n型半导体与n电极粘连更为紧密，减小n电极分离与脱落的风险。

s211：在p电极孔制备依次层积在p电极上的第一ti金属层、pt金属层与第二ti金属层。

p电极上增加的第一ti金属层、pt金属层与第三ti金属层具有较好的粘附力，可以实现与保护层之间的良好粘连，减小p电极与保护层之间分离的可能，保证p电极的稳定使用。

步骤s211可包括：在光刻胶隔离层上涂覆第三光刻胶，第三光刻胶上具有第二光孔；通过第二光孔在光刻胶隔离层上制备出连通p电极的p电极孔；在p电极孔制备依次层积在p电极上的第一ti金属层、pt金属层与第三ti金属层；去除第三光刻胶。便于第一ti金属层、pt金属层与第三ti金属层的制备。

需要说明的是，第一ti金属层、pt金属层与第二ti金属层本身也可看作附加的电极金属，用于传导电流。

示例性地，第一ti金属层、pt金属层与第二ti金属层的总厚度为0.1～0.6um。可以实现与保护层的稳定粘连，以保证第一ti金属层下放的p电极也可以与保护层稳定粘连。

第一ti金属层、pt金属层与第二ti金属层的结构可参考图4，第一ti金属层44、pt金属层45与第二ti金属层46依次层叠再第二au金属层43上。

s212：在p型半导体与n型半导体的表面沉积保护层。

可选地，保护层可采用物理气相沉积的方式进行沉积。得到的保护层的质量与平整度较好。

需要说明的是，p电极上生长有第一ti金属层、pt金属层与第二ti金属层的前提下，保护层的厚度大于p电极厚度，而小于p电极、第一ti金属层、pt金属层与第二ti金属层的整体厚度。

示例性地，保护层可采用sinx材料制备。

sinx材料与ti的粘附力较好，因此sinx材料的保护层能够与第一ti金属层、pt金属层与第二ti金属层实现良好的粘连，避免第一ti金属层、pt金属层与第二ti金属层与sinx材料出现缝隙，导致p电极与保护层之间分离的情况。

以上所述，并非对本公开作任何形式上的限制，虽然本公开已通过实施例揭露如上，然而并非用以限定本公开，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本公开技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本公开技术方案的内容，依据本公开的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本公开技术方案的范围内。