一种镶嵌式接触的Ag反射镜红光芯片及其制作方法与流程

本发明涉及led，具体涉及一种镶嵌式接触的ag反射镜红光芯片及其制作方法。

背景技术：

1、现有的algainp led中一般使用au反射镜工艺来提高红光led亮度，通常采用的方式是在介质膜上开出接触孔，整体镀au反射层，这种方式虽然可以兼顾反射率与欧姆接触，但是在接触孔位置，因为膜层是不平整的，所以会形成键合层的空洞，进而影响芯片的键合良率与可靠性。也有人使用ito或其他透明导电层代替介质膜，这样的好处是利用ito欧姆接触的特性，形成一层完整的导电层，规避开孔导致的空洞。但是由于ito的折射率较高，在一定程度上降低了反射效果，虽然使用ag作为反射金属可以在一定程度上提升反射率，但是ag作为比较活泼的金属，容易与ito或者下层键合金属进行互扩散，从而影响反射效果。另外，在使用ag反射镜的情况下，继续使用au来做欧姆接触，无论是制作接触点还是整面金属，均难以阻止金属的互扩散，从而引起反射效果的退化。

2、因此，开发一种既能提升反射效果提高出光效率又能保证芯片可靠性的技术显得很有必要。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种镶嵌式接触的ag反射镜红光芯片及其制作方法，通过采用介质膜层+ag反射镜工艺，大幅度提升反射效果，提高出光效率；在欧姆接触金属与ag反射镜之间采用阻隔层进行隔离，并利用cmp（化学机械抛光）技术，使欧姆接触金属的侧面被介质膜层全部包裹，完全隔离ag反射镜面与欧姆接触金属之间的接触，可靠性好。

2、本发明的第一目的是提供一种镶嵌式接触的ag反射镜红光芯片的制作方法，包括以下步骤：

3、在gaas基板上生长algainp led的外延结构，形成外延片；

4、在所述外延片上制作出gap接触图形；

5、在制作完gap接触图形的外延片上沉积介质膜层，并利用光刻掩膜做出接触孔图形，使用化学腐蚀方法制作出接触孔；

6、在接触孔内使用电子束蒸镀或磁控溅射技术，依次沉积欧姆接触金属层和第一阻挡金属层；

7、利用cmp技术，将介质膜层与第一阻挡金属层减薄至指定厚度；

8、在cmp后的外延片上，依次溅射ag反射镜层和第二阻挡金属层；

9、在制作好ag反射镜的外延片和一转移基板分别沉积第一键合金属层和第二键合金属层，然后使用金属键合技术，将外延片与转移基板金属面对金属面贴合在一起，进行键合；

10、进行芯片前段工艺，制作台面、gaas欧姆接触图形、n电极、钝化层以及p电极；

11、进行芯片后段工艺，进行减薄、切割、劈裂、测试工艺，形成algainp led芯片。

12、本发明将介质膜层与ag反射镜工艺相结合可大幅提升反射效果，将欧姆接触金属层在与gap材料形成良好欧姆接触的情况下被介质膜层包覆，同时又与ag反射镜完全隔离，可进一步确保ag反射镜的效果，大幅度提高led芯片出光效率，另外，通过巧妙使用cmp工艺，使得键合面为平面，可大大提高键合良率，芯片的可靠性好。

13、进一步的，上述技术方案中，所述外延片依次包括gaas基板、gaas缓冲层、gainp腐蚀截止层、gaas欧姆接触层、gainp保护层、algainp电流扩展层、第一alinp限制层、第一algainp波导层、多量子阱结构（mqw）、第二algainp波导层、第二alinp限制层、过渡层、gap窗口层；其中，gaas欧姆接触层至gap窗口层的外延层，统称为有源层。

14、进一步的，上述技术方案中，所述gap接触图形的深度大于0.5μm但小于1μm，角度为65°-75°，并在远离gaas基板的一侧形成凸起。本技术方案中通过对gap面进行图形化设计，不仅可为后续欧姆接触提供特定区域，同时通过设置成斜面，可强迫电流扩展并且增大了反射面，有利于光的反射，提高出光效率。

15、进一步的，上述技术方案中，所述介质膜层的材料为sio2或mgf2；厚度为0.5μm-1μm。本技术方案中所选介质膜层材料为低折射率材料，可降低反射损失。

16、进一步的，上述技术方案中，所述接触孔设置在所述gap接触图形的凸起部位上，并截止于gap材料。

17、进一步的，上述技术方案中，所述欧姆接触金属层的材料为au、auzn、aube中的任一种，厚度为150nm±10nm，进一步的，材料优选为auzn；所述第一阻挡金属层的材料为tw合金、mo、w、pt中的任一种，厚度为300nm±10nm，进一步的，材料优选为tw合金。

18、进一步的，上述技术方案中，抛光后的厚度依照发光波长3/4光学厚度结合实际介质膜折射率进行设计，为3/4光学厚度奇数倍，且大于欧姆接触金属层的厚度，低于欧姆接触金属层和第一阻挡金属层的总厚度。本技术方案中通过控制抛光厚度，可以确保芯片介质膜层表面整体平整，同时又保证欧姆接触金属层被全面包裹，不会与后续ag反射镜有接触，避免影响其反射效果。

19、进一步的，上述技术方案中，所述第二阻挡金属层的材料为tw合金、mo、w、pt中的任一种；所述第一键合金属层和第二键合金属层的材料均依次为ti-pt-au，且ti层的厚度为50nm±10nm，pt层的厚度为100nm±10nm，au层的厚度大于1μm。

20、进一步的，上述技术方案中，所述转移基板为si片。具体地，转移基板还可以是其它导电基板。

21、本发明的第二目的是还提供一种由上述制作方法制作的镶嵌式接触的ag反射镜红光芯片，所述ag反射镜红光芯片自下而上依次包括p电极、转移基板、第二键合金属层、第一键合金属层、第二阻挡金属层、ag反射镜、第一阻挡金属层、欧姆接触金属层、介质膜层、gap接触图形、有源层、gaas欧姆接触层、n电极、钝化层；所述欧姆接触金属层镶嵌在所述介质膜层内，并通过第一阻挡金属层与所述ag反射镜隔离。

22、本发明与现有技术相比，其有益效果有：

23、本发明通过将介质膜层与ag反射镜工艺相结合，可大幅提升反射效果；将欧姆接触金属层在与gap材料形成良好欧姆接触的情况下用介质膜层包覆，同时结合阻挡金属层，可与ag反射镜完全隔离，可进一步确保ag反射镜的反射效果，大幅度提高led芯片出光效率。

24、本发明通过巧妙使用cmp工艺，并控制抛光减薄厚度，在确保键合面为平面的情况下，欧姆接触金属层被完全包裹，可大大提高键合良率和芯片的可靠性。

技术特征：

1.一种镶嵌式接触的ag反射镜红光芯片的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种镶嵌式接触的ag反射镜红光芯片的制作方法，其特征在于，所述外延片依次包括gaas基板、gaas缓冲层、gainp 腐蚀截止层、gaas欧姆接触层、gainp保护层、algainp电流扩展层、第一alinp限制层、第一algainp波导层、多量子阱结构、第二algainp波导层、第二alinp限制层、过渡层、gap窗口层；其中，gaas欧姆接触层至gap窗口层的外延层，统称为有源层。

3.根据权利要求1所述的一种镶嵌式接触的ag反射镜红光芯片的制作方法，其特征在于，所述gap接触图形的深度大于0.5μm但小于1μm，角度为65°-75°，并在远离gaas基板的一侧形成凸起。

4.根据权利要求1所述的一种镶嵌式接触的ag反射镜红光芯片的制作方法，其特征在于，所述介质膜层的材料为sio2或mgf2，厚度为0.5μm-1μm。

5.根据权利要求3所述的一种镶嵌式接触的ag反射镜红光芯片的制作方法，其特征在于，所述接触孔设置在所述gap接触图形的凸起部位上，并截止于gap材料。

6.根据权利要求1所述的一种镶嵌式接触的ag反射镜红光芯片的制作方法，其特征在于，所述欧姆接触金属层的材料为au、auzn、aube中的任一种，厚度为150nm±10nm；所述第一阻挡金属层的材料为tw合金、mo、w、pt中的任一种，厚度为300nm±10nm。

7.根据权利要求1所述的一种镶嵌式接触的ag反射镜红光芯片的制作方法，其特征在于，抛光后的厚度依照发光波长3/4光学厚度结合实际介质膜折射率进行设计，为3/4光学厚度奇数倍，且大于欧姆接触金属层的厚度，低于欧姆接触金属层和第一阻挡金属层的总厚度。

8.根据权利要求1所述的一种镶嵌式接触的ag反射镜红光芯片的制作方法，其特征在于，所述第二阻挡金属层的材料为tw合金、mo、w、pt中的任一种；所述第一键合金属层和第二键合金属层的材料均依次为ti-pt-au，且ti层的厚度为50nm±10nm，pt层的厚度为100nm±10nm，au层的厚度大于1μm。

9.根据权利要求1所述的一种镶嵌式接触的ag反射镜红光芯片的制作方法，其特征在于，所述转移基板为si片。

10.一种由权利要求1-9任一项所述的制作方法制作的镶嵌式接触的ag反射镜红光芯片，其特征在于，所述ag反射镜红光芯片自下而上依次包括p电极、转移基板、第二键合金属层、第一键合金属层、第二阻挡金属层、ag反射镜、第一阻挡金属层、欧姆接触金属层、介质膜层、gap接触图形、有源层、gaas欧姆接触层、n电极、钝化层；所述欧姆接触金属层镶嵌在所述介质膜层内，并通过第一阻挡金属层与所述ag反射镜隔离。

技术总结
本发明涉及LED技术领域，具体涉及一种镶嵌式接触的Ag反射镜红光芯片及其制作方法，该Ag反射镜红光芯片自下而上依次包括P电极、转移基板、第二键合金属层、第一键合金属层、第二阻挡金属层、Ag反射镜、第一阻挡金属层、欧姆接触金属层、介质膜层、GaP接触图形、有源层、GaAs欧姆接触层、N电极、钝化层；所述欧姆接触金属层镶嵌在所述介质膜层内，并通过第一阻挡金属层与所述Ag反射镜隔离。本发明通过将介质膜层与Ag反射镜工艺相结合，可大幅提升反射效果；将欧姆接触金属层用介质膜层包覆，同时结合阻挡金属层，可与Ag反射镜完全隔离，可进一步确保Ag反射镜的反射效果，大幅度提高LED芯片出光效率和可靠性。

技术研发人员：李俊承,王克来,郑万乐,戴文,林擎宇,陈宝,熊珊,熊露
受保护的技术使用者：南昌凯捷半导体科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6