本發(fā)明涉及垂直結(jié)構(gòu)芯片的結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的垂直結(jié)構(gòu)芯片在p型層表面蒸鍍平面形金屬鏡面后鍵合在硅襯底表面，此種芯片的發(fā)光角度一般在120°左右。眾所周知，發(fā)光角度偏小不能180°出光，否則所需封裝支架上的反射碗杯設(shè)計角度要更小，因此若需要發(fā)光角度更大的封裝形式時會有所局限性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明一個目的是提出一種可有效提高芯片發(fā)光角度的改善發(fā)光角度的芯片。

本發(fā)明在襯底的一側(cè)設(shè)置背電極，在襯底的另一側(cè)依次設(shè)置金屬鍵合層、金屬鏡面層和包括透明導(dǎo)電層、p-gap電流擴展層、緩沖層、p-algainp限制層、mqw多量子阱有源層、n-algainp限制層、n-algainp電流擴展層、n-algainp粗化層、n-gaas歐姆接觸層的外延層，在n型層外表面設(shè)置正電極和焊線層，其特征在于：所述透明導(dǎo)電層為由循環(huán)重復(fù)設(shè)置2次～10次的兩種不同折射率的透明導(dǎo)電層組成，所述金屬鏡面層設(shè)置在循環(huán)形成的透明導(dǎo)電層中，所述金屬鏡面層呈錐底朝向p-gap電流擴展層的錐形，所述金屬鏡面層由ag層和au層組成，所述ag層設(shè)置在朝向p-gap電流擴展層的一側(cè)。

以上結(jié)構(gòu)形成的錐形金屬鏡面層在斷面上呈三角形，而不是傳統(tǒng)的水平鏡面，其優(yōu)點是：

1、錐形金屬鏡面層結(jié)構(gòu)減少了水平鏡面反射向電極底部的光線，減少了電極的吸收。

2、錐形金屬鏡面層結(jié)構(gòu)增大了芯片的出光角度，使大部分光線避免多次穿透外延層后被吸光的狀況。

3、錐形金屬鏡面層結(jié)構(gòu)由ag和au共同形成，其中ag起到提高反射率的作用，而au層則起到保護ag的穩(wěn)定性的作用。

因此，本設(shè)計可有效提高芯片的出光效率。

本發(fā)明另一目的是提出以上改善發(fā)光角度的芯片制作方法，包括以下步驟：

1）在臨時襯底上依次外延生長包括過渡層、n-gainp截止層、n-gaas歐姆接觸層、n-algainp粗化層、n-algainp電流擴展層、n-algainp限制層、mqw多量子阱有源層、p-algainp限制層、緩沖層和p-gap電流擴展層，取得外延片；在外延片的p-gap電流擴展層上沉積透明導(dǎo)電膜層；

2）通過金屬鍵合層和壓力，將永久襯底鍵合在外延片上，取得鍵合制品；

3）對鍵合制品進行化學腐蝕，裸露出n-gaas歐姆接觸層；

4）蝕刻出圖形化的n-gaas歐姆接觸層；

5）對圖形化的n-gaas歐姆接觸層外周的n-algainp粗化層進行粗化處理；

6）在圖形化的n-gaas歐姆接觸層104外制作形成擴展電極，在部分n-algainp粗化層上制作pt阻擋層，并在pt阻擋層外表面制作焊線層；

7）通過退火，擴展電極與n-gaas歐姆接觸層形成良好的電學歐姆接觸；

8）在永久襯底背面制作形成背電極；

其特征在于：在步驟1）中，以兩種不同折射率材料循環(huán)重復(fù)沉積2次～10次透明導(dǎo)電膜層；然后在最后一層裸露的透明導(dǎo)電膜層表面上旋涂正性光刻膠，經(jīng)過曝光、顯影做出掩膜圖形，再利用icp干法，自最后一層裸露的透明導(dǎo)電膜層至最接近p-gap電流擴展層的透明導(dǎo)電膜層蝕刻，并通過拋光，形成倒錐形的空槽；在錐形的空槽內(nèi)依次填充ag和au共同形成倒錐形鏡面層。并在倒錐形鏡面層表面和剩余的最后一層裸露的透明導(dǎo)電膜層表面制作金屬鍵合層。

本發(fā)明工藝特點是：以兩種不同折射率材料循環(huán)重復(fù)沉積2次～10次透明導(dǎo)電膜層，在循環(huán)形成的透明導(dǎo)電膜層內(nèi)制作倒錐形的空槽后，再依次向空槽中填充ag和au，以此構(gòu)成錐形鏡面層。

本發(fā)明工藝簡單、合理，便于生產(chǎn)、制作，制成的產(chǎn)品穩(wěn)定性好，合格率高，能夠達到改善發(fā)光角度的效果。

另外，本發(fā)明所述兩種不同折射率材料的折射率分別為1.8和2.3。兩種折射率的差值盡量使兩層ito之間形成光疏到光密的變化，使光從一定角度入射時會出現(xiàn)全反射的效果減少光被鏡面的吸收，可以直接反射出芯片。

更優(yōu)選的所述循環(huán)重復(fù)沉積的次數(shù)為3次～4次。多次沉積達到一個布拉格反射鏡的效果，當大于布拉格反射鏡反射角度時光到達鏡面由鏡面反射出去。

附圖說明

圖1為本發(fā)明外延片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為制作了透明導(dǎo)電膜層和金屬鍵合層的外延片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為制作了金屬鍵合層的永久襯底的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為鍵合的制品結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為圖5的俯向視圖。

具體實施方式

一、本發(fā)明制造步驟如下：

1、如圖1所示，利用mocvd設(shè)備在一臨時的gaas基板101上依次生長過渡層102、n-gainp截止層103、n-gaas歐姆接觸層104、n-algainp粗化層105、n-algainp電流擴展層106、n-algainp限制層107、mqw多量子阱有源層108、p-algainp限制層109、緩沖層110、p-gap電流擴展層111。

其中n-gaas歐姆接觸層104優(yōu)選厚度60nm，摻入的雜質(zhì)元素為si，摻雜濃度在8×10¹⁸cm^-3以上，以保證n面有良好的電學接觸。

p-gap電流擴展層111優(yōu)選厚度3000nm，摻入的雜質(zhì)元素為mg，摻雜濃度在7×10¹⁸cm^-3以上，以保證p面有良好的電學接觸。

2、利用511清洗液清洗p-gap電流擴展層111，在p-gap電流擴展層111上沉積20nm折射率為1.8的ito透明導(dǎo)電膜層112，再在ito透明導(dǎo)電膜層112層上沉積20nm折射率為2.3的ito透明導(dǎo)電膜層113，循環(huán)重復(fù)沉積層112和113各3次～10次。本例循環(huán)重復(fù)沉積層112和113各3次，共計6層。

制成的半制品如圖1所示。

3、在最后一層裸露的折射率為2.3的ito透明導(dǎo)電膜層113表面先旋涂正性光刻膠，經(jīng)過曝光、顯影做出掩膜圖形，再利用icp干法自最后一層裸露的折射率為2.3的ito透明導(dǎo)電膜層113下向蝕刻至最接近p-gap電流擴展層111的折射率為2.3的ito透明導(dǎo)電膜層113，然后再利用體積比為1:10的hcl和h2o混合溶液進行拋光，形成高度為500nm的倒錐形的空槽。

4、采用電子束蒸鍍方式，在倒錐形的空槽內(nèi)，先填充高度為200nm的倒錐形ag，然后再填充高度為300nm的倒臺階形au層，以此由ag/au共同形成了鏡面層114。

然后，通過旋涂正性光刻膠，經(jīng)過曝光、顯影做出掩膜圖形，再利用化學電鍍au的方法，在鏡面層114表面和最后一層裸露的折射率為2.3的ito透明導(dǎo)電膜層113表面電鍍2000nm的au該層作為金屬鍵合層115。

取得的半制品如圖2所示。

5、如圖3所示，在si襯底201上采用電子束蒸鍍方式制作厚度為1000nm的au作為金屬鍵合層202。

6、將步驟4制成的半制品和步驟5制成的半制品分別浸入ipa溶液中，進行超聲清洗10min。

然后將金屬鍵合層115和金屬鍵合層202相對，在320℃條件下，于7000kg外力作用下，經(jīng)過5min將兩者鍵合到一起，得到鍵合制品，如圖4所示。

7、將鍵合制品置于體積比為1：7的nh4oh和h2o2的混合溶液中反應(yīng)20min，化學腐蝕停止在gainp截止層103上，裸露出n-gaas歐姆接觸層104。

8、通過在n-gaas歐姆接觸層104上旋涂正膠，經(jīng)過光刻顯影后，再浸入體積比為1:4:20的h3po4、h2o2和h2o的混合溶液，蝕刻出圖形化的n-gaas歐姆接觸層104。

9、采用體積比為2：2：5的h3po4、h2so4和ch3cooh混合溶液濕法在圖形化的n-gaas歐姆接觸層104外周制出n-algainp粗化層105。

10、經(jīng)過上膠、光刻、顯影等工藝后制作掩膜版，在圖形化的n-gaas歐姆接觸層104上采用冷蒸鍍的方式蒸鍍厚度為150nm的金鉻（auge）合金材料，作為擴展電極204，在部分n-algainp粗化層105上制作厚度為80nm的pt阻擋層205，并在pt阻擋層205外表面制作厚度為3μm的au焊線層206。

再通過380℃氮氣氛圍退火爐進行退火12min處理，使擴展電極204與n-gaas歐姆接觸層104形成良好的電學歐姆接觸。

11、在si襯底201背面采用電子束熱蒸鍍的方式分別蒸鍍厚度為50nm的ti，厚度為100nm的au，由ti/au構(gòu)成的背電極203，即完成器件的制作。

二、芯片結(jié)構(gòu)特征：

如圖5、6所示：在si襯底201背面設(shè)置背電極203，在si襯底201的正面依次設(shè)置金屬鍵合層202、115、金屬鏡面層114和透明導(dǎo)電層，在透明導(dǎo)電層上依次設(shè)置有p-gap電流擴展層111、緩沖層110、p-algainp限制層109、mqw多量子阱有源層108、n-algainp限制層107、n-algainp電流擴展層106、n-algainp粗化層105。

在n-algainp粗化層105上分布有pt阻擋層205和圖形化的n-gaas歐姆接觸層104，并在pt阻擋層205外表面設(shè)置有au焊線層206，在圖形化的n-gaas歐姆接觸層104外設(shè)置有擴展電極204。

其中，透明導(dǎo)電層為由循環(huán)重復(fù)設(shè)置3次的兩種不同折射率的透明導(dǎo)電層112和113組成，金屬鏡面層114設(shè)置在循環(huán)形成的透明導(dǎo)電層中，金屬鏡面層114呈錐底朝向p-gap電流擴展層111的錐形，金屬鏡面層114由ag層和au層組成，ag層設(shè)置在朝向p-gap電流擴展層111的一側(cè)。

三、芯片的發(fā)光角度試驗：

經(jīng)大量試驗證實了：采用本發(fā)明工藝制成的芯片的出光角度由常規(guī)產(chǎn)品的110°左右增加至170°左右。