一种切割道粗化的反极性AlGaInP发光二极管及其制备方法与流程

本发明涉及一种切割道粗化的反极性algainp发光二极管及其制备方法，属于光电子。

背景技术：

1、led不仅体积小、省电，同时还具有结构牢固、抗冲击和抗震能力强，超长寿命等众多优点。四元aigalnp是一种具有直接宽带隙的半导体材料，己广泛应用于多种光电子器件的制备。由于aigalnp材料的发光波段可以覆盖可见光的红光到黄绿波段，由此制成的可见光发光二极管受到广泛关注。发光二极管，尤其是algainp(四元系)红光高亮度发光二极管已大量用于户外显示、监控照明、汽车灯等许多方面。

2、目前，对于四元algainp反极性发光二极管，一般对algainp进行粗化来提高其亮度，为了进一步提高亮度，刻蚀后切割道内的gap也需要进行粗化，为了实现切割道粗化效果，需要在icp刻蚀切割道后通过湿法腐蚀工艺进行粗化，由于icp刻蚀深度均匀性存在差异以及湿法腐蚀工艺中间和边缘腐蚀速率存在差异，对切割道内剩余gap的厚度范围要求比较高，否则容易粗到键合层，影响良率。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种切割道粗化的反极性algainp发光二极管及其制备方法，该制备方法通过在icp刻蚀切割道的过程中，调节apc(自动压力控制器)插板阀的角度，利用刻蚀过程中的生成物作为掩膜，达到切割道粗化效果。该方法不需要额外进行一次湿法腐蚀，且对切割道内剩余gap的厚度没有严格的要求，因此工艺简单，便于生产作业。

2、本发明采用如下技术方案：

3、一种切割道粗化的反极性algainp发光二极管，由下自上依次包括永久衬底欧姆接触电极、永久衬底、反射镜、介质膜、p型欧姆接触层、p-gap欧姆接触层、p-algainp电流扩展层、p-alinp限制层、mqw多量子阱层、n-aiinp限制层、n-algainp电流扩展层、n-algainp粗化层、n-gaas欧姆接触层和n面电极。

4、一种上述的切割道粗化的反极性algainp发光二极管的制备方法，在icp刻蚀形成切割道时，通过调节刻蚀参数，部分刻蚀生成物吸附在刻蚀表面，起到纳米掩膜作用，从而达到粗化效果。

5、优选的，具体包括如下步骤：

6、s1：采用mocvd方法，在n-gaas临时衬底上依次生长n-gaas缓冲层、n-gainp阻挡层、n-gaas欧姆接触层、n-algainp粗化层、n-algainp电流扩展层、n-alinp限制层、mqw多量子阱层、p-alinp限制层、p-algainp电流扩展层和p-gap欧姆接触层；

7、s2：在步骤s1的外延片上沉积介质膜，然后经过光刻、蒸镀、腐蚀、剥离处理后，形成p型欧姆接触层；

8、s3：在步骤s2所得晶圆的表面蒸镀反射镜；

9、s4：将步骤s3所得晶圆与永久衬底进行键合；

10、s5：去除键合后晶圆的n-gaas临时衬底和n-gainp阻挡层；

11、s6：腐蚀掉电极以外区域的n-gaas欧姆接触层；

12、s7：在步骤s6保留的n-gaas欧姆接触层上蒸镀n面电极，并通过合金工艺形成欧姆接触；

13、s8：在步骤s7所得晶圆表面光刻切割道图形，然后使用icp刻蚀形成切割道，通过调节刻蚀参数，达到粗化切割道效果；

14、s9：将永久衬底减薄，然后蒸镀欧姆接触金属并合金，形成永久衬底欧姆接触电极；

15、s10：采用激光划片或金刚刀切割方式得到发光二极管。

16、优选的，步骤s8中，刻蚀参数调节方法如下：

17、icp刻蚀参数为：上电极功率350～450w，下电极功率650～750w，温度18～22℃，氯气55～65sccm，三氯化硼18～22sccm，调节腔室压力4～8mt，使得apc插板阀的角度为55°～65°，在这个角度范围内，既可以刻蚀形成粗化的形貌，又不会影响刻蚀。本发明所提供的刻蚀参数是形成粗化形貌的关键。不同型号设备调节的角度不同，需根据实际刻蚀效果进行调节。

18、优选的，步骤s3中，所述反射镜为金镜或银镜。

19、优选的，步骤s4中，键合方法为au-au键合或者au-in键合，键合温度为200～350℃，压力为200～500kg，时间为30～50min。

20、优选的，步骤s5中，采用氨水、双氧水、水的混合溶液去除键合后晶圆的n-gaas临时衬底和n-gaas缓冲层；混合溶液中，氨水、双氧水、水的体积比为1:4:5。

21、优选的，步骤s5中，采用盐酸、水的混合溶液去除n-gainp阻挡层；混合溶液中，盐酸：水的体积比为3:2。

22、本发明原理如下：在icp刻蚀中，需要保持一定的腔室压力，腔室压力通过apc插板阀张开的角度进行调节。腔室压力在相对低的水平时，刻蚀生成物直接被分子泵抽走，刻蚀表面光滑；当腔室压力升高到一定程度时，部分刻蚀生成物会吸附在刻蚀表面，这些纳米颗粒不能被刻蚀，因此起到纳米掩膜作用，从而达到粗化效果；当腔室压力太高时，大量刻蚀生成物吸附在刻蚀表面则会影响刻蚀速率，产生负面效果。

23、本发明未详尽之处，均可参见现有技术。

24、本发明的有益效果为：

25、本发明通过在icp刻蚀切割道的过程中，调节apc(自动压力控制器)插板阀的角度，利用刻蚀过程中的生成物作为掩膜，达到切割道粗化效果。该方法不需要额外进行一次湿法腐蚀，且对切割道内剩余gap的厚度没有严格的要求，因此工艺简单，便于生产作业。

26、本发明利用icp刻蚀形成切割道的过程中同时完成了粗化切割道，不需额外进行湿法工艺粗化，简化了制备工艺，大幅减少工艺流程，相较于现有制备方法的生产周期，本发明的生产周期减少了5％，极大地提高了生产效率，降低生产成本。同时不会造成gap过腐蚀，提高了良率。

技术特征：

1.一种切割道粗化的反极性algainp发光二极管，其特征在于，由下自上依次包括永久衬底欧姆接触电极、永久衬底、反射镜、介质膜、p型欧姆接触层、p-gap欧姆接触层、p-algainp电流扩展层、p-alinp限制层、mqw多量子阱层、n-aiinp限制层、n-algainp电流扩展层、n-algainp粗化层、n-gaas欧姆接触层和n面电极。

2.一种权利要求1所述的切割道粗化的反极性algainp发光二极管的制备方法，其特征在于，在icp刻蚀形成切割道时，通过调节刻蚀参数，部分刻蚀生成物吸附在刻蚀表面，起到纳米掩膜作用，从而达到粗化效果。

3.根据权利要求2所述的切割道粗化的反极性algainp发光二极管的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的切割道粗化的反极性algainp发光二极管的制备方法，其特征在于，步骤s8中，刻蚀参数调节方法如下：

5.根据权利要求4所述的切割道粗化的反极性algainp发光二极管的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述反射镜为金镜或银镜。

6.根据权利要求5所述的切割道粗化的反极性algainp发光二极管的制备方法，其特征在于，步骤s4中，键合方法为au-au键合或者au-in键合，键合温度为200～350℃，压力为200～500kg，时间为30～50min。

7.根据权利要求6所述的切割道粗化的反极性algainp发光二极管的制备方法，其特征在于，步骤s5中，采用氨水、双氧水、水的混合溶液去除键合后晶圆的n-gaas临时衬底和n-gaas缓冲层；混合溶液中，氨水、双氧水、水的体积比为1:4:5。

8.根据权利要求6所述的切割道粗化的反极性algainp发光二极管的制备方法，其特征在于，步骤s5中，采用盐酸、水的混合溶液去除n-gainp阻挡层；混合溶液中，盐酸：水的体积比为3:2。

技术总结
本发明涉及一种切割道粗化的反极性AlGaInP发光二极管及其制备方法，属于光电子技术领域。本发明通过在ICP刻蚀切割道的过程中，调节APC(自动压力控制器)插板阀的角度，利用刻蚀过程中的生成物作为掩膜，达到切割道粗化效果。该方法不需要额外进行一次湿法腐蚀，且对切割道内剩余GaP的厚度没有严格的要求，因此工艺简单，便于生产作业。本发明利用ICP刻蚀形成切割道的过程中同时完成了粗化切割道，不需额外进行湿法工艺粗化，简化了制备工艺，大幅减少工艺流程，相较于现有制备方法的生产周期，本发明的生产周期减少了5％，极大地提高了生产效率，降低生产成本。同时不会造成GaP过腐蚀，提高了良率。

技术研发人员：吴向龙,闫宝华
受保护的技术使用者：山东浪潮华光光电子股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14