一種反極性AlGaInP紅光LED芯片的制備方法
【專利摘要】一種反極性AlGaInP紅光LED芯片的制備方法，包括如下步驟：（1）將GaAs襯底發(fā)光二極管的晶片與硅片鍵合在一起；（2）腐蝕GaAs襯底，將晶片沿垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)180度，繼續(xù)腐蝕；（3）待GaAs襯底腐蝕完成后，刮除晶片邊緣殘留的金屬膜層；（4）沖洗干凈晶片表面；使用硫酸溶液對晶片表面的阻擋層進(jìn)行腐蝕；（5）在晶片的對版標(biāo)記處貼上面積比套刻對版標(biāo)記大的耐高溫膠帶條；（6）然后進(jìn)行N型金屬電極的蒸鍍，使用窗口腐蝕液腐蝕窗口；腐蝕完成后得到清晰的套刻對版標(biāo)記圖形。本發(fā)明通過在剝離GaAs襯底和腐蝕阻擋層兩個(gè)工步之間插入去除晶片邊緣殘余金屬膜層工步，避免了晶片在蒸鍍N型電極之前受到污染，保證芯片表面干凈，避免了后續(xù)工藝中出現(xiàn)電極缺失、導(dǎo)致降檔及降低良率的問題。
【專利說明】一種反極性AIGaInP紅光LED芯片的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種反極性AlGaInP紅光LED芯片的制備方法，屬于半導(dǎo)體器件制備【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體光電子學(xué)已經(jīng)成為半導(dǎo)體科學(xué)領(lǐng)域中的一個(gè)十分活躍的分支。目前半導(dǎo)體光電子器件已經(jīng)滲入許多重要的應(yīng)用領(lǐng)域，成為絕大多數(shù)光電子系統(tǒng)不可缺少的部分。半導(dǎo)體器件具有體積小，重量輕，功耗低，壽命長，響應(yīng)速度快，安全性好等優(yōu)點(diǎn)。在半導(dǎo)發(fā)光器件這一高【技術(shù)領(lǐng)域】，近年來世界上先進(jìn)的國家發(fā)展很快。新器件研制成功后迅速商品化，并很快形成產(chǎn)業(yè)，特別是己經(jīng)廣泛應(yīng)用的發(fā)光二級管。超高亮度LED覆蓋整個(gè)可見光譜范圍，AlGaInP發(fā)光二極管在黃綠，橙色，橙紅色，紅色波段性能優(yōu)越，在RGB白色光源，全色顯示，交通信號燈等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)發(fā)光二極管由于亮度較低，一般只能作為設(shè)備的指示燈或在室內(nèi)顯示使用。而對室外的大屏幕顯示，廣告牌，交通指示燈等則難以發(fā)揮作用。為了解決這樣的問題，人們開始著手從事高發(fā)光效率，高亮度發(fā)光二極管的研宄。
[0003]提高二極管的發(fā)光效率一直是技術(shù)追求的目標(biāo)，提高優(yōu)品率及良率，降低生產(chǎn)成本也是企業(yè)追求的目標(biāo)。通過布拉格反射體，減少GaAs襯底對光的吸收，表面粗化，厚的電流擴(kuò)展層，以及在電極下方設(shè)置CBL層等，這些對提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率都有很好的作用。
[0004]但是對于提高產(chǎn)品的良率及優(yōu)品率，節(jié)約生產(chǎn)成本的方法卻鮮有研宄。影響制備反極性AlGaInP紅光LED芯片良率的問題其中一個(gè)主要原因表現(xiàn)為，在使用硅片置換GaAs襯底工藝過程中，GaAs襯底剝離后要進(jìn)行一系列其它工藝作業(yè)，作業(yè)過程中會(huì)使晶片邊緣殘余金屬碎化成金屬粉末粘附在晶片表面，造成晶片表面受到污染，蒸鍍完金屬膜，光刻做上圖形后表現(xiàn)為電極黏附不牢，圖形缺失的現(xiàn)象，最終將導(dǎo)致產(chǎn)品的良率下降。影響生產(chǎn)成本的一個(gè)方面原因?yàn)楣に嚶肪€繁瑣復(fù)雜，造成原材料用量較多。
[0005]鑒于此，有必要提供一種方法能夠有效地解決電極缺失的問題，進(jìn)而提高產(chǎn)品良率，提高芯片的發(fā)光效率，而且節(jié)約生產(chǎn)成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有反極性AlGaInP紅光LED芯片的制備方法存在的不足，本發(fā)明提出一種能夠避免污染晶片，減少電極缺失，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本的芯片的制備方法。
[0007]本發(fā)明反極性AlGaInP紅光LED芯片的制備方法，包括如下步驟:
(1)將GaAs襯底發(fā)光二極管的晶片與硅片鍵合在一起，此時(shí)的GaAs襯底發(fā)光二極管的晶片已經(jīng)蒸鍍好P型金屬電極，硅片的拋光面蒸鍍有TiAu或PtAu膜，TiAu或PtAu膜上蒸鍍有Sn膜；
(2)將鍵合后的晶片放入襯底腐蝕液中，腐蝕GaAs襯底5-10分鐘，有大量氣泡產(chǎn)生時(shí)，取出放入去離子水中，將晶片沿垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)180度，然后重新放入襯底腐蝕液繼續(xù)腐蝕20-50分鐘；
(3)待GaAs襯底腐蝕完成后(將GaAs襯底完全腐蝕掉)，放入去離子水中，刮除晶片邊緣殘留的金屬膜層；GaAs襯底腐蝕完成后，表面會(huì)留下一層阻擋層；
(4)沖洗干凈晶片表面的藥品及附著在上面的金屬粉末；然后使用硫酸溶液對晶片表面的阻擋層進(jìn)行腐蝕，1-3分鐘后取出；
(5)阻擋層腐蝕完成后，在晶片的對版標(biāo)記處貼上面積比套刻對版標(biāo)記大的耐高溫膠帶條；
(6)然后進(jìn)行N型金屬電極的蒸鍍，蒸鍍完成后，用鑷子將耐高溫膠帶條撕去，此時(shí)的N型金屬電極的金屬膜相當(dāng)于掩蔽膜的作用，保護(hù)窗口區(qū)域以外不被腐蝕，露出待腐蝕的窗口區(qū)域，使用窗口腐蝕液腐蝕窗口 ；腐蝕完成后得到清晰的套刻對版標(biāo)記圖形。使得下一步套刻工步能順利快速進(jìn)行。
[0008]所述襯底腐蝕液為氨水與水體積比為1:5的混合液。
[0009]所述硫酸溶液為體積比為1:10的硫酸水溶液。
[0010]所述窗口腐蝕液為檸檬酸與水體積比為1:3的混合液。
[0011]本發(fā)明通過在剝離GaAs襯底和腐蝕阻擋層兩個(gè)工步之間插入去除晶片邊緣殘余金屬膜層工步，避免了晶片在蒸鍍N型電極之前受到污染，保證芯片表面干凈，避免了后續(xù)工藝中出現(xiàn)電極缺失、導(dǎo)致降檔及降低良率的問題。制作對版標(biāo)記窗口時(shí)巧妙采用在窗口區(qū)域處粘貼耐高溫膠帶的方式，將制作套刻對版標(biāo)記窗口與蒸鍍N型電極同步進(jìn)行，簡化了芯片生產(chǎn)工藝。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是步驟(I)所制得的晶片表面的示意圖。
[0013]圖2是步驟(3)所制得的晶片側(cè)面的示意圖。
[0014]圖3是步驟(5)所制得的晶片表面的不意圖。
[0015]圖4是步驟(7)所制得的晶片表面的示意圖。
[0016]其中:1、圓形電極，2、晶片邊緣殘余金屬，3、對版標(biāo)記窗口處的耐高溫膠帶條。

【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明的GaAs基發(fā)光二極管芯片的制備方法，是在現(xiàn)有的襯底剝離工藝中GaAs襯底剝離后增加一步去除晶片邊緣殘余金屬膜層的步驟，通過使用鑷子調(diào)整晶片的位置，用單刃刀片配合，使殘留在晶片邊緣的金屬膜層全部被清除。保證了第一次蒸鍍N型電極時(shí)晶片不被金屬粉末污染，而導(dǎo)致電極缺失。在制作對版標(biāo)記窗口時(shí)，巧妙采用在窗口區(qū)域處粘貼耐高溫膠帶的方法，將制作套刻對版標(biāo)記窗口與蒸鍍N型電極同步進(jìn)行，簡化了芯片生產(chǎn)工藝。具體過程如下所述:
(I)在GaAs基發(fā)光二極管晶片的P型材料表面使用電子束機(jī)臺(tái)蒸鍍上一層TiAu膜，經(jīng)光刻工藝在P型材料表面做出圓形電極圖形，然后使用PECVD(等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)機(jī)臺(tái)在晶片上蒸鍍一層Si3N4或S12，經(jīng)過光刻工藝將圓形電極上面的Si3N4或S1 2挖掉，露出TiAu材料的圓形電極001，如圖1所示。在此基礎(chǔ)上再次在圓形電極001上蒸上PtAu層金屬薄膜，形成P型金屬電極。
[0018](2)在硅片的拋光面蒸鍍上一層TiAu或PtAu膜，然后在TiAu或PtAu膜上蒸一層1-1.5 μ m厚的金屬Sn。
[0019](3)將步驟(I)蒸鍍好P型金屬電極的GaAs襯底發(fā)光二極管的晶片與步驟(2)制備的硅片使用壓片機(jī)鍵合，在150°C條件下高溫烘烤，使兩者鍵合在一起。
[0020](4)使用刀片刮除晶片邊緣側(cè)面因鍵合產(chǎn)生的銦球，然后將晶片按序號順序裝進(jìn)花籃后放入已經(jīng)配制好的氨水與水的體積比為1:5的襯底腐蝕液中，盛放腐蝕液的容器放入低溫水浴，以有助于腐蝕過程中散熱。經(jīng)過5-10分鐘有大量氣泡產(chǎn)生時(shí)，把花籃提出腐蝕液，放入去離子水中，使用鑷子將晶片沿垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)180度角，然后將花籃重新放入腐蝕液繼續(xù)腐蝕20-50分鐘，將GaAs襯底完全腐蝕掉。
[0021](5)待GaAs襯底腐蝕完成后，此時(shí)晶片邊緣出現(xiàn)如圖2所不的殘余金屬I旲層，將花籃取出放入去離子水中，檢查晶片表面是否有殘余顆粒未腐蝕干凈，腐蝕干凈后(將GaAs襯底完全腐蝕掉)，使用鑷子和刀片配合刮除晶片邊緣殘留的金屬膜層。GaAs襯底腐蝕完成后，表面會(huì)留下一層阻擋層。
[0022](6)全部刮除干凈后，將花籃放入清洗臺(tái)水槽中，將晶片表面的藥品及附著的上面的金屬粉末沖洗干凈，晶片表面光亮呈暗棕色。然后使用體積比為1:10的硫酸水溶液對晶片暗棕色表面的阻擋層，進(jìn)行腐蝕，1-3分鐘后取出。阻擋層腐蝕完成后，鹵素?zé)粽丈湎?，在暗棕色表面對版?biāo)記處貼上比套刻對版標(biāo)記面積略大的矩形耐高溫膠帶條。如圖3所示。然后進(jìn)行N型金屬電極的蒸鍍。
[0023](7 )電極蒸鍍完成后，用鑷子將耐高溫膠帶條撕去，此時(shí)的N型電極金屬膜相當(dāng)于掩蔽膜的作用，保護(hù)窗口區(qū)域以外不被腐蝕，露出待腐蝕的窗口區(qū)域，將晶片放入檸檬酸與水的體積比為1:3的窗口腐蝕液開始腐蝕窗口。腐蝕完成后得到清晰的套刻對版標(biāo)記圖形，使得下一步套刻工步能順利快速進(jìn)行，并且簡化了生產(chǎn)工藝，縮短了產(chǎn)品的在線周期。
[0024]經(jīng)過步驟以上各個(gè)步驟后，在經(jīng)過后面的一系列芯片制備工藝后，得到的芯片在顯微鏡下觀察無缺失的電極圖形，如圖4所示，經(jīng)后續(xù)常規(guī)工藝，完成芯片的制作。
[0025]本發(fā)明采用濕法腐蝕方式剝離襯底，剝離后使用鑷子與刀片配合將晶片邊緣殘余金屬膜層清除干凈后再進(jìn)行其它工藝的作業(yè)，這樣免了污染晶片，減少電極缺失；在進(jìn)行套刻工藝中采用粘貼耐高溫膠帶的方法制作對版標(biāo)記窗口，簡化了原有工藝的甩膠，曝光，顯影，腐蝕的作業(yè)方式，提高了工作效率，降低了生產(chǎn)成本。
【權(quán)利要求】
1.一種反極性AlGaInP紅光LED芯片的制備方法，其特征是，包括如下步驟: (1)將GaAs襯底發(fā)光二極管的晶片與硅片鍵合在一起，此時(shí)的GaAs襯底發(fā)光二極管的晶片已經(jīng)蒸鍍好P型金屬電極，硅片的拋光面蒸鍍有TiAu或PtAu膜，TiAu或PtAu膜上蒸鍍有Sn膜； (2)將鍵合后的晶片放入襯底腐蝕液中，腐蝕GaAs襯底5-10分鐘，有大量氣泡產(chǎn)生時(shí)，取出放入去離子水中，將晶片沿垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)180度，然后重新放入襯底腐蝕液繼續(xù)腐蝕20-50分鐘，將GaAs襯底完全腐蝕掉； (3)待GaAs襯底腐蝕完成后，放入去離子水中，刮除晶片邊緣殘留的金屬膜層；GaAs襯底腐蝕完成后，表面會(huì)留下一層阻擋層； (4)沖洗干凈晶片表面的藥品及附著在上面的金屬粉末；然后使用硫酸溶液對晶片表面的阻擋層進(jìn)行腐蝕，1-3分鐘后取出； (5)阻擋層腐蝕完成后，在晶片的對版標(biāo)記處貼上面積比套刻對版標(biāo)記大的耐高溫膠帶條； (6)然后進(jìn)行N型金屬電極的蒸鍍，蒸鍍完成后，用鑷子將耐高溫膠帶條撕去，此時(shí)的N型金屬電極的金屬膜相當(dāng)于掩蔽膜的作用，保護(hù)窗口區(qū)域以外不被腐蝕，露出待腐蝕的窗口區(qū)域，使用窗口腐蝕液腐蝕窗口，腐蝕完成后得到清晰的套刻對版標(biāo)記圖形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反極性AlGaInP紅光LED芯片的制備方法，其特征是，所述襯底腐蝕液為氨水與水體積比為1:5的混合液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反極性AlGaInP紅光LED芯片的制備方法，其特征是，所述硫酸溶液為體積比為1:10的硫酸水溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反極性AlGaInP紅光LED芯片的制備方法，其特征是，所述窗口腐蝕液為檸檬酸與水體積比為1:3的混合液。
【文檔編號】H01L33/00GK104518056SQ201410845314
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月31日
【發(fā)明者】蓋克彬, 陳康, 申加兵, 李曉明, 徐現(xiàn)剛 申請人:山東浪潮華光光電子股份有限公司