一种反极性的AlGaInP基发光二极管的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光电子技术领域，特别是高亮度AlGaInP基发光二极管的生产技术领域。
【背景技术】
[0002]高亮度AlGaInP发光二极管已广泛应用于高效固态照明领域中，如显示屏、汽车用灯、背光源、交通信号灯、景观照明等。由于常规的GaAs衬底的禁带宽度比AlGaInP窄，有源区所产生的向下方发射的光子将会被吸收，导致发光效率大幅度降低。为了避免向下方发射的光子被吸收，提高发光效率，可利用禁带宽度比AlGaInP宽的GaP衬底取代GaAs衬底，但是该工艺技术存在使用设备复杂、合格率低、制造成本高的缺点。针对衬底材料和工艺技术的限制，采用衬底转移方式，并增加金属全方位反射镜来制造反极性结构的AlGaInP基发光二极管，可以大幅度发光效率，降低制造成本。
[0003]现有的反极性AlGaInP发光二极管工艺流程是:通过金属粘结层将外延片倒装在永久衬底上，然后去除临时衬底、缓冲层和阻挡层，再在η型砷化镓层表面制作图案化η型扩展电极，再去除η型扩展电极以外区域的η型砷化镓层，并对η型铝镓铟磷限制层表面进行粗化处理后直接在粗化的η型铝镓铟磷限制层局部区域上制作η主电极。在制作η主电极过程中很容易对η型铝镓铟磷限制层造成二次污染，而且容易造成η型铝镓铟磷限制层长时间暴露在空气中而产生氧化，导致η主电极与η型铝镓铟磷限制层的附着性差，在封装时焊线的作用下容易造成η主电极脱落，造成产品不能正常使用，严重影响产品的使用可靠性。
【发明内容】
[0004]为解决上述问题，本发明旨在提供种一种便于生产、高可靠性、制造成本低的反极性的AlGaInP基发光二极管的制造方法。
[0005]本发明包括以下步骤:
1)在临时衬底上外延制成包括缓冲层、阻挡层、η型砷化镓层、η型铝镓铟磷限制层、有源层、P型铝镓铟磷限制层和P型导电窗口层的发光二极管外延片；
2)在发光二极管外延片的P型导电窗口层上制作全反射镜结构层；
3)通过金属粘结层，将具有全反射镜结构层的外延片倒装在永久衬底上；
4)去除临时衬底、缓冲层和阻挡层；
5)在η型砷化镓层表面制作与η型砷化镓层具有欧姆接触的图案化η型扩展电极；
6)去除η型扩展电极以外区域的η型砷化镓层，对η型铝镓铟磷限制层表面进行粗化处理；
7)在粗化的η型铝镓铟磷限制层局部区域上制作η主电极，并使η主电极与η扩展电极形成电学连接；
8)在永久衬底表面制作P电极； 本发明特征是:在所述步骤7)之前，在粗化的η型铝镓铟磷限制层表面生长介质薄膜层，在介质薄膜层上面制作图案化的保护层和主电极光刻工艺，再去除图案化区域的介质膜层，然后制作η主电极。
[0006]本发明在粗化的η型铝镓铟磷限制层上先通过生长一层临时性的介质薄膜，避免在制作η主电极工艺中对η型铝镓铟磷限制层造成二次污染，同时避免了 η型铝镓铟磷限制层长时间暴露在空气中而产生氧化，并通过湿法清洗和腐蚀工艺，再次暴露出粗化的η型铝镓铟磷限制层，保持新鲜的粗化界面，提高了电极与外延层的附着性，极大地提升了产品的质量可靠性和良率。
[0007]另外，本发明所述介质薄膜层为采用PECVD生长的S1^ SiN。采用S1 2或SiN材料作为介质薄膜层的工艺与相应芯片制作工序的工艺配性佳，起到了防护η型铝镓铟磷限制层造成二次污染和氧化作用，而且容易去除。
[0008]以HF、NH4F或CH3COOH去除图案化区域的介质膜层。采用HF、NH4F或CH3COOH作为去除材料可彻底去除临时介质膜层，同时适当蚀刻η型铝镓铟磷限制层，获得图案化区域新鲜的粗化界面。
[0009]以H3P04、HCUHBr、HF、H2O2或I 2中的至少任意一种溶液对η型铝镓铟磷限制层表面进行粗化处理，可以获得均匀可控的粗糙表面，直接增强了芯片的出光效率。
【附图说明】
[0010]图1至6为本发明的制作过程形成的制品截面示意图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图对本发明的制造方法进一步说明。
[0012]1、制备发光二极管外延片:在一临时GaAs衬底100上采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)依次外延生长缓冲层101、阻挡层102、n-GaAs欧姆接触层103、n_AIGaInP限制层104、MQW有源层105、p-AIGalnP限制层106和ρ-GaP窗口层107，其中n_GaAs欧姆接触层103的厚度优选300 ±矣，掺杂浓度优选IX 119CnT3以上。
[0013]在p-GaP窗口层107上蒸镀一反射镜层108，材料为S12/ Ag，厚度为20/500nm，S12开导电小孔，反射镜108同时也起到与P-GaP层109形成欧姆接触的作用。
[0014]至此，制备取得发光二极管外延片，结构如图1所示。
[0015]2、在一永久Si衬底200上表面，蒸镀2微米厚的Au作为粘结层201。形成的结构如图2所示。
[0016]3、将完成上述步骤的发光二极管外延片通过粘结层201倒装在Si衬底200上，并在350°C温度、4000kg压力条件下实现两者共晶键合。如图3所示。
[0017]4、采用氨水和双氧水混合溶液完全去除GaAs衬底100和缓冲层101，采用盐酸、磷酸和水的混合溶液完全去除阻挡层102，然后制作图案化η型扩展电极202，电极材料选用AuGeNi/Au，厚度为100/200nm，将其在420°C氮气氛围中进行熔合以获得η扩展电极202和n-GaAs欧姆接触层103形成良好的欧姆接触。形成的结构如图4所示。
[0018]5、采用磷酸和双氧水的混合溶液去除η扩展电极202以外区域的n_GaAs欧姆接触层103。
[0019]以H3P04、HCL、HBr、HF、H202或I 2中的至少任意一种溶液对n-AIGalnP层104表面进行粗化处理。
[0020]再以5丨02或SiN为材料采用PECVD方式在n_AIGaInP粗化层104上生长一层临时性的介质薄膜层203，然后再在介质薄膜层203上面制作图案化的保护层和主电极光刻工艺。形成的结构如图5所示。
[0021]6、采用氢氟酸、氟化铵或冰醋酸形成的溶液去除图案化区域的介质膜层203。
[0022]在粗化的n-AIGalnP层104的中央局部区域上制作η主电极205，主电极为圆形，直径I1微米，材料为Cr/Au，厚度100/3000nm，并使η主电极205与η扩展电极202形成电学连接。
[0023]最后，在Si衬底200的下表面制作P电极204，材料采用Ti/Pt/Au，厚度为30/50/300nmo
[0024]最终形成的产品结构如图6所示。
【主权项】
1.一种反极性的AlGaInP基发光二极管的制造方法，包括以下步骤: 1)在临时衬底上外延制成包括缓冲层、阻挡层、η型砷化镓层、η型铝镓铟磷限制层、有源层、P型铝镓铟磷限制层和P型导电窗口层的发光二极管外延片； 2)在发光二极管外延片的P型导电窗口层上制作全反射镜结构层； 3)通过金属粘结层，将具有全反射镜结构层的外延片倒装在永久衬底上； 4)去除临时衬底、缓冲层和阻挡层； 5)在η型砷化镓层表面制作与η型砷化镓层具有欧姆接触的图案化η型扩展电极； 6)去除η型扩展电极以外区域的η型砷化镓层，对η型铝镓铟磷限制层表面进行粗化处理； 7)在粗化的η型铝镓铟磷限制层局部区域上制作η主电极，并使η主电极与η扩展电极形成电学连接； 8)在永久衬底表面制作P电极； 其特征在于:在所述步骤7)之前，在粗化的η型铝镓铟磷限制层表面生长介质薄膜层，在介质薄膜层上面制作图案化的保护层和主电极光刻工艺，再去除图案化区域的介质膜层，然后制作η主电极。
2.根据权利要求1所述制造方法，其特征在于:所述介质薄膜层为采用PECVD生长的S12Bg SiN0
3.根据权利要求1所述制造方法，其特征在于:以HF、NH4F或CH3COOH去除图案化区域的介质膜层。
4.根据权利要求1所述制造方法，其特征在于:以H3P04、HCL、HBr, HF、H2O2或12中的至少任意一种溶液对η型铝镓铟磷限制层表面进行粗化处理。
【专利摘要】一种反极性的AlGaInP基发光二极管的制造方法，属于光电子技术领域，本发明在粗化的ｎ型铝镓铟磷限制层上先通过生长一层临时性的介质薄膜，避免在制作n主电极工艺中对ｎ型铝镓铟磷限制层造成二次污染，同时避免了ｎ型铝镓铟磷限制层长时间暴露在空气中而产生氧化，并通过湿法清洗和腐蚀工艺，再次暴露出粗化的ｎ型铝镓铟磷限制层，保持新鲜的粗化界面，提高了电极与外延层的附着性，极大地提升了产品的质量可靠性和良率。
【IPC分类】H01L33-14, H01L33-00
【公开号】CN104733583
【申请号】CN201510143017
【发明人】陈亮, 陈宝, 李波, 郭冠军, 肖和平, 马祥柱
【申请人】扬州乾照光电有限公司
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月30日