一種提高發(fā)光二極管芯片可焊性的方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種提高發(fā)光二極管芯片可焊性的方法，包含以下步驟：第一次外延生長在襯底上自下而上依次形成緩沖層、布拉格反射器、下包覆層、發(fā)光層和上包覆層；在上包覆層上進(jìn)行ICP干法刻蝕形成局部摻雜突變區(qū)；第二次外延生長形成外延窗口層；蒸鍍Au/BeAu/Au和GeAu/Au，通過切割方式形成獨(dú)立芯片。本發(fā)明在電極下方通過外延手段制作的局部摻雜突變區(qū)，減少載流子在電極正下方復(fù)合，同時(shí)結(jié)合氧化布拉格反射器外圍區(qū)域，使發(fā)光二極管芯片的可焊性得到了有效提高。
【專利說明】一種提高發(fā)光二極管芯片可焊性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及LED領(lǐng)域，特別是指一種提高發(fā)光二極管芯片可焊性的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，紅黃光LED使用的都是基于GaAs的II1-V族化合物半導(dǎo)體材料；在正向電壓驅(qū)使下，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)，進(jìn)入對(duì)方區(qū)域的少數(shù)載流子一部分與多數(shù)載流子復(fù)合發(fā)光。四元系發(fā)光二級(jí)管發(fā)光效率主要受到吸光襯底GaAs的影響，其次還有金屬電極對(duì)光的阻擋作用，導(dǎo)致光不能從發(fā)光二極管表面發(fā)出，從而影響出光效率。
[0003]為此，改善LED發(fā)光效率的研究較為活躍，主要技術(shù)有采用圖形襯底技術(shù)、分布電流阻隔層、分布布拉格反射層(Distributed Bragg Ref lector,簡稱DBR)結(jié)構(gòu)、透明襯底、表面粗化、光子晶體技術(shù)等。其中采用分布電流阻隔層提高LED發(fā)光效率，目前一般常見的做法是在P電極底下鍍絕緣材料，如二氧化硅(S12)、氮化硅(Si3N4)等，但由于電極材料為金屬，當(dāng)光從多重量子阱發(fā)出來，到達(dá)電極時(shí)仍會(huì)有約10%的光損失。
[0004]現(xiàn)有減少電流在電極正下方擁擠的方法是利用絕緣介質(zhì)層或者肖特基結(jié)來解決，實(shí)現(xiàn)工藝較為復(fù)雜，所用晶體材料晶格不同，則不能形成晶體，導(dǎo)致粘附性較差，進(jìn)而電極可焊性差。本發(fā)明通過外延技術(shù)直接實(shí)現(xiàn)了減少電流在電極下方的擁擠，電流在有源區(qū)的有效擴(kuò)展，同時(shí)提高了芯片的可焊性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出一種提高發(fā)光二極管芯片可焊性的方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)光二極管芯片可焊性差的問題。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種提高發(fā)光二極管芯片可焊性的方法，包含以下步驟:
[0007]I)第一次外延生長:在襯底上自下而上依次形成緩沖層、布拉格反射器、下包覆層、發(fā)光層和上包覆層；
[0008]2)光刻刻蝕:在上包覆層上進(jìn)行ICP干法刻蝕形成局部摻雜突變區(qū)；
[0009]3)第二次外延生長:在步驟2)所得結(jié)構(gòu)上形成外延窗口層；
[0010]4)上電極制備:在步驟3)所得結(jié)構(gòu)上蒸鍍Au/BeAu/Au，退火，光刻刻蝕，去膠；
[0011]5)下電極制備:將襯底用研磨的方式減薄至190±10μπι，在襯底的背面蒸鍍GeAu/Au,退火；
[0012]6)透切:通過切割方式將步驟5)所得結(jié)構(gòu)形成獨(dú)立芯片。
[0013]優(yōu)選地，執(zhí)行步驟6)之前進(jìn)行半切和氧化操作，將半切所得結(jié)構(gòu)放入通有濕氧或者濕氮的氧化爐中，在400?480°C下氧化布拉格反射器，布拉格反射器的外圍區(qū)域形成布拉格反射器氧化區(qū)。
[0014]優(yōu)選地，步驟4)中退火的溫度范圍為450?500°C，時(shí)間范圍為10?30min ;步驟5)中退火的溫度范圍為350?400°C，時(shí)間范圍為10?40min。[0015]優(yōu)選地，局部摻雜突變區(qū)位于上電極的正下方；布拉格反射器的中心區(qū)域位于局部摻雜突變區(qū)的正下方。
[0016]優(yōu)選地，布拉格反射器的中心區(qū)域的面積 > 局部摻雜突變區(qū)的面積。
[0017]優(yōu)選地，布拉格反射器包括高鋁含量層和低鋁含量層。
[0018]優(yōu)選地，高鋁含量層具體為高鋁含量的AlGaAs層或高鋁含量的AlGaInP層，鋁含量范圍為80 %?100 %，低鋁含量層具體為低鋁含量的AlGaAs層或低鋁含量的AlGaInP層，鋁含量范圍為0%?80%。
[0019]優(yōu)選地,布拉格反射器由AlGaAs/AlGaAs、AlGaAs/AlGalnP、AlGalnP/AlGalnP 或AlGalnP/AlGaAs的重復(fù)單元組成。
[0020]優(yōu)選地，襯底和緩沖層所用材料相同，材料具體為GaAs ;局部摻雜突變區(qū)由相同導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體材料制成，半導(dǎo)體材料具體為P型半導(dǎo)體材料，P型半導(dǎo)體材料具體為GaP。
[0021]優(yōu)選地，執(zhí)行步驟3)、步驟4)和步驟5)之前先進(jìn)行清洗操作，清洗具體為超聲清洗。
[0022]本發(fā)明的有益效果為:
[0023]本發(fā)明通過外延技術(shù)直接實(shí)現(xiàn)了減少電流在電極下方的擁擠，電流在有源區(qū)的有效擴(kuò)展，同時(shí)提高了芯片的可焊性，使發(fā)光二極管芯片的可焊性得到了有效提高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0025]圖1為本發(fā)明一種提高發(fā)光二極管芯片可焊性的方法的流程示意圖；
[0026]圖2為本發(fā)明第一次外延生長所得結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3為本發(fā)明第二次外延生長所得結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖4為本發(fā)明布拉格反射器未氧化，透切所得結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖5為本發(fā)明布拉格反射器氧化后，透切所得的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖中:
[0031]1、襯底；2、緩沖層；3、布拉格反射器；4、下包覆層；5、發(fā)光層；6、上包覆層；7、局部摻雜突變區(qū)；8、外延窗口層；9、上電極；10、下電極；11、布拉格反射器氧化區(qū)。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0033]實(shí)施例1
[0034]如圖1?4所示，本發(fā)明一種提高發(fā)光二極管芯片可焊性的方法，包括如下步驟:[0035]I)第一次外延生長:在襯底I上自下而上依次形成緩沖層2、布拉格反射器3、下包覆層4、發(fā)光層5和上包覆層6 ；
[0036]2)光刻刻蝕:在上包覆層6上進(jìn)行ICP干法刻蝕形成局部摻雜突變區(qū)7 ；
[0037]3)第二次外延生長:在步驟2)所得結(jié)構(gòu)上形成外延窗口層8 ；
[0038]4)上電極9制備:在步驟3)所得結(jié)構(gòu)上蒸鍍Au/BeAu/Au,在500°C下退火1min,光刻刻蝕，去膠；
[0039]5)下電極10制備:將襯底用研磨的方式減薄至190 ±10 μ m，在襯底I的背面蒸鍍GeAu/Au,在 35CTC下退火 1min ；
[0040]6)透切:通過切割方式將步驟5)所得結(jié)構(gòu)形成獨(dú)立芯片。
[0041]執(zhí)行步驟3)、步驟4)和步驟5)之前先進(jìn)行清洗操作。
[0042]其中，局部摻雜突變區(qū)7位于上電極9的正下方，布拉格反射器3的中心區(qū)域位于局部摻雜突變區(qū)7的正下方。布拉格反射器3的中心區(qū)域的面積>局部摻雜突變區(qū)7的面積。襯底I和緩沖層2所用材料相同，材料具體為GaAs。布拉格反射器3由AlGaAs/AlGaAs的重復(fù)單元組成。局部摻雜突變區(qū)7由相同導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體材料制成，半導(dǎo)體材料具體為P型半導(dǎo)體材料。
[0043]實(shí)施例2
[0044]如圖1?4所示，本發(fā)明一種提高發(fā)光二極管芯片可焊性的方法，包括如下步驟:
[0045]I)第一次外延生長:在襯底I上自下而上依次形成緩沖層2、布拉格反射器3、下包覆層4、發(fā)光層5和上包覆層6 ；
[0046]2)光刻刻蝕:在上包覆層6上進(jìn)行ICP干法刻蝕形成局部摻雜突變區(qū)7 ；
[0047]3)第二次外延生長:在步驟2)所得結(jié)構(gòu)上形成外延窗口層8 ；
[0048]4)上電極9制備:在步驟3)所得結(jié)構(gòu)上蒸鍍Au/BeAu/Au,在450°C下退火30min,光刻刻蝕，去膠；
[0049]5)下電極10制備:將襯底用研磨的方式減薄至190 ±10 μ m，在襯底I的背面蒸鍍GeAu/Au,在 400°C下退火 40min ；
[0050]6)透切:通過切割方式將步驟5)所得結(jié)構(gòu)形成獨(dú)立芯片。
[0051]執(zhí)行步驟3)、步驟4)和步驟5)之前先進(jìn)行超聲清洗。
[0052]其中，局部摻雜突變區(qū)7位于上電極9的正下方，布拉格反射器3的中心區(qū)域位于局部摻雜突變區(qū)7的正下方。布拉格反射器3的中心區(qū)域的面積>局部摻雜突變區(qū)7的面積。襯底I和緩沖層2所用材料相同，材料具體為GaAs。布拉格反射器3由AlGaAs/AlGalnP的重復(fù)單元組成。局部摻雜突變區(qū)7由相同導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體材料制成，半導(dǎo)體材料具體為 GaP。
[0053]實(shí)施例3
[0054]如圖1?4所示，本發(fā)明一種提高發(fā)光二極管芯片可焊性的方法，包括如下步驟:
[0055]I)第一次外延生長:在襯底I上自下而上依次形成緩沖層2、布拉格反射器3、下包覆層4、發(fā)光層5和上包覆層6 ；
[0056]2)光刻刻蝕:在上包覆層6上進(jìn)行ICP干法刻蝕形成局部摻雜突變區(qū)7 ；
[0057]3)第二次外延生長:在步驟2)所得結(jié)構(gòu)上形成外延窗口層8 ；
[0058]4)上電極9制備:在步驟3)所得結(jié)構(gòu)上蒸鍍Au/BeAu/Au，在480°C下退火20min，光刻刻蝕，去膠；
[0059]5)下電極10制備:將襯底用研磨的方式減薄至190 ±10 μ m，在襯底I的背面蒸鍍GeAu/Au,在 380°C下退火 20min ；
[0060]6)透切:通過切割方式將步驟5)所得結(jié)構(gòu)形成獨(dú)立芯片。
[0061]執(zhí)行步驟3)、步驟4)和步驟5)之前先進(jìn)行清洗操作。
[0062]其中，局部摻雜突變區(qū)7位于上電極9的正下方，布拉格反射器3的中心區(qū)域位于局部摻雜突變區(qū)7的正下方。布拉格反射器3的中心區(qū)域的面積>局部摻雜突變區(qū)7的面積。襯底I和緩沖層2所用材料相同，材料具體為GaAs。布拉格反射器3由AlGaInP/AlGaInP的重復(fù)單元組成。局部摻雜突變區(qū)7由相同導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體材料制成，半導(dǎo)體材料具體為P型半導(dǎo)體材料，P型半導(dǎo)體材料具體為GaP。
[0063]實(shí)施例4
[0064]如圖1?4所示，本發(fā)明一種提高發(fā)光二極管芯片可焊性的方法，包括如下步驟:
[0065]I)第一次外延生長:在襯底I上自下而上依次形成緩沖層2、布拉格反射器3、下包覆層4、發(fā)光層5和上包覆層6 ；
[0066]2)光刻刻蝕:在上包覆層6上進(jìn)行ICP干法刻蝕形成局部摻雜突變區(qū)7 ；
[0067]3)第二次外延生長:在步驟2)所得結(jié)構(gòu)上形成外延窗口層8 ；
[0068]4)上電極9制備:在步驟3)所得結(jié)構(gòu)上蒸鍍Au/BeAu/Au,在465°C下退火15min,光刻刻蝕，去膠；
[0069]5)下電極10制備:將襯底用研磨的方式減薄至190 ±10 μ m，在襯底I的背面蒸鍍GeAu/Au,在 360°C下退火 30min ；
[0070]6)透切:通過切割方式將步驟5)所得結(jié)構(gòu)形成獨(dú)立芯片。
[0071]執(zhí)行步驟3)、步驟4)和步驟5)之前先進(jìn)行超聲清洗操作。
[0072]其中，局部摻雜突變區(qū)7位于上電極9的正下方，布拉格反射器3的中心區(qū)域位于局部摻雜突變區(qū)7的正下方。布拉格反射器3的中心區(qū)域的面積>局部摻雜突變區(qū)7的面積。襯底I和緩沖層2所用材料相同，材料具體為GaAs。布拉格反射器3由AlGaInP/AlGaAs的重復(fù)單元組成。局部摻雜突變區(qū)7由相同導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體材料制成，半導(dǎo)體材料具體為P型半導(dǎo)體材料，P型半導(dǎo)體材料具體為GaP。
[0073]實(shí)施例5
[0074]如圖1?5所示，本發(fā)明一種提高發(fā)光二極管芯片可焊性的方法，包含以下步驟:
[0075]I)第一次外延生長:在襯底I上自下而上依次形成緩沖層2、布拉格反射器3、下包覆層4、發(fā)光層5和上包覆層6 ；
[0076]2)光刻刻蝕:在上包覆層6上進(jìn)行ICP干法刻蝕形成局部摻雜突變區(qū)7 ；
[0077]3)第二次外延生長:在步驟2)所得結(jié)構(gòu)上形成外延窗口層8 ；
[0078]4)上電極9制備:在步驟3)所得結(jié)構(gòu)上蒸鍍Au/BeAu/Au,在465°C下退火15min,光刻刻蝕，去膠；
[0079]5)下電極10制備:將襯底用研磨的方式減薄至190 ±10 μ m，在襯底I的背面蒸鍍GeAu/Au，在 370°C下退火 25min ；
[0080]6)半切，氧化:將半切所得結(jié)構(gòu)放入通有濕氧的氧化爐中，在400°C下氧化布拉格反射器3，布拉格反射器3的外圍區(qū)域形成布拉格反射器氧化區(qū)11 ；[0081]7)透切:通過切割方式將步驟6)所得結(jié)構(gòu)形成獨(dú)立芯片。
[0082]執(zhí)行步驟3)、步驟4)和步驟5)之前先進(jìn)行清洗操作。
[0083]其中，局部摻雜突變區(qū)7位于上電極9的正下方，布拉格反射器3的中心區(qū)域位于局部摻雜突變區(qū)7的正下方。布拉格反射器3的中心區(qū)域的面積>局部摻雜突變區(qū)7的面積。襯底I和緩沖層2所用材料相同，材料具體為GaAs。布拉格反射器3由AlGaAs/AlGaAs的重復(fù)單元組成。局部摻雜突變區(qū)7由相同導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體材料制成，半導(dǎo)體材料具體為P型半導(dǎo)體材料。
[0084]布拉格反射器3包括高鋁含量層和低鋁含量層。高鋁含量層具體為高鋁含量的AlGaAs層，鋁含量為90%，低鋁含量層具體為低鋁含量的AlGaAs層，鋁含量為0%。
[0085]實(shí)施例6
[0086]如圖1?5所示，本發(fā)明一種提高發(fā)光二極管芯片可焊性的方法，包含以下步驟:
[0087]I)第一次外延生長:在襯底I上自下而上依次形成緩沖層2、布拉格反射器3、下包覆層4、發(fā)光層5和上包覆層6 ；
[0088]2)光刻刻蝕:在上包覆層6上進(jìn)行ICP干法刻蝕形成局部摻雜突變區(qū)7 ；
[0089]3)第二次外延生長:在步驟2)所得結(jié)構(gòu)上形成外延窗口層8 ；
[0090]4)上電極9制備:在步驟3)所得結(jié)構(gòu)上蒸鍍Au/BeAu/Au,在450°C下退火30min,光刻刻蝕，去膠；
[0091]5)下電極10制備:將襯底用研磨的方式減薄至190 ±10 μ m，在襯底I的背面蒸鍍GeAu/Au,在 390°C下退火 40min ；
[0092]6)半切，氧化:將半切所得結(jié)構(gòu)放入通有濕氮的氧化爐中，在450°C下氧化布拉格反射器3，布拉格反射器3的外圍區(qū)域形成布拉格反射器氧化區(qū)11 ；
[0093]7)透切:通過切割方式將步驟6)所得結(jié)構(gòu)形成獨(dú)立芯片。
[0094]執(zhí)行步驟3)、步驟4)和步驟5)之前先進(jìn)行超聲清洗。
[0095]其中，局部摻雜突變區(qū)7位于上電極9的正下方，布拉格反射器3的中心區(qū)域位于局部摻雜突變區(qū)7的正下方。布拉格反射器3的中心區(qū)域的面積>局部摻雜突變區(qū)7的面積。襯底I和緩沖層2所用材料相同，材料具體為GaAs。布拉格反射器3由AlGaAs/AlGalnP的重復(fù)單元組成。局部摻雜突變區(qū)7由相同導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體材料制成，半導(dǎo)體材料具體為 GaP。
[0096]布拉格反射器3包括高鋁含量層和低鋁含量層。高鋁含量層具體為高鋁含量的AlGaAs層，鋁含量為85%，低鋁含量層具體為低鋁含量的AlGaInP層，鋁含量為70%。
[0097]實(shí)施例7
[0098]如圖1?5所示，本發(fā)明一種提高發(fā)光二極管芯片可焊性的方法，包含以下步驟:
[0099]I)第一次外延生長:在襯底I上自下而上依次形成緩沖層2、布拉格反射器3、下包覆層4、發(fā)光層5和上包覆層6 ；
[0100]2)光刻刻蝕:在上包覆層6上進(jìn)行ICP干法刻蝕形成局部摻雜突變區(qū)7 ；
[0101]3)第二次外延生長:在步驟2)所得結(jié)構(gòu)上形成外延窗口層8 ;
[0102]4)上電極9制備:在步驟3)所得結(jié)構(gòu)上蒸鍍Au/BeAu/Au,在490°C下退火25min,光刻刻蝕，去膠；
[0103]5)下電極10制備:將襯底用研磨的方式減薄至190 ±10 μ m，在襯底I的背面蒸鍍GeAu/Au,在 350°C下退火 1min ；
[0104]6)半切，氧化:將半切所得結(jié)構(gòu)放入通有濕氮的氧化爐中，在480°C下氧化布拉格反射器3，布拉格反射器3的外圍區(qū)域形成布拉格反射器氧化區(qū)11 ；
[0105]7)透切:通過切割方式將步驟6)所得結(jié)構(gòu)形成獨(dú)立芯片。
[0106]執(zhí)行步驟3)、步驟4)和步驟5)之前先進(jìn)行清洗操作。
[0107]其中，局部摻雜突變區(qū)7位于上電極9的正下方，布拉格反射器3的中心區(qū)域位于局部摻雜突變區(qū)7的正下方。布拉格反射器3的中心區(qū)域的面積>局部摻雜突變區(qū)7的面積。襯底I和緩沖層2所用材料相同，材料具體為GaAs。布拉格反射器3由AlGaInP/AlGaInP的重復(fù)單元組成。局部摻雜突變區(qū)7由相同導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體材料制成，半導(dǎo)體材料具體為P型半導(dǎo)體材料，P型半導(dǎo)體材料具體為GaP。
[0108]布拉格反射器3包括高鋁含量層和低鋁含量層。高鋁含量層具體為高鋁含量的AlGaInP層，鋁含量為80 %，低鋁含量層具體為低鋁含量的AlGaInP層，鋁含量為50 %。
[0109]實(shí)施例8
[0110]如圖1?5所示，本發(fā)明一種提高發(fā)光二極管芯片可焊性的方法，包含以下步驟:
[0111]I)第一次外延生長:在襯底I上自下而上依次形成緩沖層2、布拉格反射器3、下包覆層4、發(fā)光層5和上包覆層6 ；
[0112]2)光刻刻蝕:在上包覆層6上進(jìn)行ICP干法刻蝕形成局部摻雜突變區(qū)7 ；
[0113]3)第二次外延生長:在步驟2)所得結(jié)構(gòu)上形成外延窗口層8 ;
[0114]4)上電極9制備:在步驟3)所得結(jié)構(gòu)上蒸鍍Au/BeAu/Au,在460°C下退火20min,光刻刻蝕，去膠；
[0115]5)下電極10制備:將襯底用研磨的方式減薄至190 ±10 μ m，在襯底I的背面蒸鍍GeAu/Au,在 380°C下退火 15min ；
[0116]6)半切，氧化:將半切所得結(jié)構(gòu)放入通有濕氧的氧化爐中，在420°C下氧化布拉格反射器3，布拉格反射器3的外圍區(qū)域形成布拉格反射器氧化區(qū)11 ；
[0117]7)透切:通過切割方式將步驟6)所得結(jié)構(gòu)形成獨(dú)立芯片。
[0118]執(zhí)行步驟3)、步驟4)和步驟5)之前先進(jìn)行清洗操作。
[0119]其中，局部摻雜突變區(qū)7位于上電極9的正下方，布拉格反射器3的中心區(qū)域位于局部摻雜突變區(qū)7的正下方。布拉格反射器3的中心區(qū)域的面積>局部摻雜突變區(qū)7的面積。襯底I和緩沖層2所用材料相同，材料具體為GaAs。布拉格反射器3由AlGaInP/AlGaAs的重復(fù)單元組成。局部摻雜突變區(qū)7由相同導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體材料制成，半導(dǎo)體材料具體為P型半導(dǎo)體材料，P型半導(dǎo)體材料具體為GaP。
[0120]布拉格反射器3包括高鋁含量層和低鋁含量層。高鋁含量層具體為高鋁含量的AlGaInP層，鋁含量為100%，低鋁含量層具體為低鋁含量的AlGaAs層，鋁含量為80%。
[0121]實(shí)施例9
[0122]如圖1?5所示，本發(fā)明一種提高發(fā)光二極管芯片可焊性的方法，包含以下步驟:
[0123]I)第一次外延生長:在襯底I上自下而上依次形成緩沖層2、布拉格反射器3、下包覆層4、發(fā)光層5和上包覆層6 ；
[0124]2)光刻刻蝕:在上包覆層6上進(jìn)行ICP干法刻蝕形成局部摻雜突變區(qū)7 ；
[0125]3)第二次外延生長:在步驟2)所得結(jié)構(gòu)上形成外延窗口層8 ；[0126]4)上電極9制備:在步驟3)所得結(jié)構(gòu)上蒸鍍Au/BeAu/Au,在490°C下退火25min,光刻刻蝕，去膠；
[0127]5)下電極10制備:將襯底用研磨的方式減薄至190 ±10 μ m，在襯底I的背面蒸鍍GeAu/Au,在 35CTC下退火 1min ；
[0128]6)半切，氧化:將半切所得結(jié)構(gòu)放入通有濕氮的氧化爐中，在480°C下氧化布拉格反射器3，布拉格反射器3的外圍區(qū)域形成布拉格反射器氧化區(qū)11 ；
[0129]7)透切:通過切割方式將步驟6)所得結(jié)構(gòu)形成獨(dú)立芯片。
[0130]執(zhí)行步驟3)、步驟4)和步驟5)之前先進(jìn)行清洗操作。
[0131]其中，局部摻雜突變區(qū)7位于上電極9的正下方，布拉格反射器3的中心區(qū)域位于局部摻雜突變區(qū)7的正下方。布拉格反射器3的中心區(qū)域的面積>局部摻雜突變區(qū)7的面積。襯底I和緩沖層2所用材料相同，材料具體為GaAs。布拉格反射器3由AlGaInP/AlGaAs的重復(fù)單元組成。局部摻雜突變區(qū)7由相同導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體材料制成，半導(dǎo)體材料具體為P型半導(dǎo)體材料，P型半導(dǎo)體材料具體為GaP。
[0132]布拉格反射器3包括高鋁含量層和低鋁含量層。高鋁含量層具體為高鋁含量的AlGaInP層，鋁含量為92%，低鋁含量層具體為低鋁含量的AlGaAs層，鋁含量為40%。
[0133]襯底I表面可能存在缺陷，直接生長布拉格反射器3以及后續(xù)各層，可能導(dǎo)致缺陷增多；形成緩沖層2的目的是屏蔽襯底I表面缺陷，為后續(xù)各生長層提供理想的GaAs表面。
[0134]上包覆層6和外延窗口層8材料相同；局部摻雜突變區(qū)7包括低摻雜層和高摻雜層，低摻雜層通過對(duì)上包覆層6進(jìn)行光刻和刻蝕形成，上包覆層6的上表面屬于高摻雜層，約幾千A的厚度，外延窗口層8的整體為高摻雜層，即外延窗口層8的摻雜與上包覆層6上表面的摻雜相同或者相近。發(fā)光區(qū)5不摻雜，起始摻雜濃度相同，濃度不連續(xù)，高低濃度交界區(qū)即局部摻雜突變區(qū)7。上電極9要設(shè)置在局部摻雜突變區(qū)7的正上方，切割時(shí)要保證上電極9位于芯片中心位置。局部摻雜突變區(qū)7為電流阻擋層，主要起到電流阻擋的作用。下電極10通過真空鍍膜的方式制備，即蒸鍍操作。通過第一次外延生長步驟，形成外延層基本結(jié)構(gòu):通過第二次外延生長形成外延窗口層8與低摻雜層構(gòu)成局部摻雜突變區(qū)7，形成完整外延結(jié)構(gòu)。通過兩次外延與光刻刻蝕方法，在上電極9下方制作局部摻雜突變區(qū)7，該區(qū)域方塊電阻大于周圍區(qū)域，當(dāng)電流從電極注入到半導(dǎo)體材料中時(shí)，電流自然向方塊電阻低的區(qū)域擴(kuò)展，從而減少載流子在電極正下方輻射復(fù)合的幾率，減少電極擋光導(dǎo)致的光損失。同時(shí)引入局部高反射率布拉格反射器3，與局部摻雜突變區(qū)7有機(jī)配合，有效提高了器件的光提取效率。
[0135]布拉格反射器3從材料體系、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和降低串電阻方法等方面在發(fā)光二極管中應(yīng)用有著良好的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。布拉格反射器3可以是多個(gè)或多層。高鋁含量層和低鋁含量層交疊分布形成布拉格反射器3。布拉格反射器3的外圍區(qū)域被氧化形成布拉格反射器氧化區(qū)11，布拉格反射器氧化區(qū)11的主要氧化物為氧化鋁，布拉格反射器3的中心區(qū)域不含氧化物。氧化鋁與半導(dǎo)體材料相比折射率高，用氧化鋁作為布拉格反射器3的高折射率材料增大高低折射率材料的折射率差值，提高布拉格反射器3的反射系數(shù)，但氧化鋁不導(dǎo)電。
[0136]現(xiàn)有減少電流在電極正下方擁擠的方法是利用絕緣介質(zhì)層或者肖特基結(jié)來解決，實(shí)現(xiàn)工藝較為復(fù)雜，所用晶體材料晶格不同，則不能形成晶體，導(dǎo)致粘附性較差，進(jìn)而電極可焊性差。本發(fā)明通過外延技術(shù)直接實(shí)現(xiàn)了減少電流在電極下方的擁擠，電流在有源區(qū)的有效擴(kuò)展，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提高了粘附性，有效提高了發(fā)光二極管芯片的可焊性。
[0137]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種提高發(fā)光二極管芯片可焊性的方法，其特征在于，包含以下步驟: 1)第一次外延生長:在襯底(I)上自下而上依次形成緩沖層(2)、布拉格反射器(3)、下包覆層(4)、發(fā)光層(5)和上包覆層(6)； 2)光刻刻蝕:在所述上包覆層(6)上進(jìn)行ICP干法刻蝕形成局部摻雜突變區(qū)(7)； 3)第二次外延生長:在所述步驟2)所得結(jié)構(gòu)上形成外延窗口層(8)； 4)上電極(9)制備:在所述步驟3)所得結(jié)構(gòu)上蒸鍍Au/BeAu/Au，退火，光刻刻蝕，去膠； 5)下電極(10)制備:將所述襯底(I)用研磨的方式減薄至190±10 μ m,在所述襯底(I)的背面蒸鍍GeAu/Au，退火； 6)透切:通過切割方式將所述步驟5)所得結(jié)構(gòu)形成獨(dú)立芯片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高發(fā)光二極管芯片可焊性的方法，其特征在于，執(zhí)行所述步驟6)之前進(jìn)行半切和氧化操作，將半切所得結(jié)構(gòu)放入通有濕氧或者濕氮的氧化爐中，在400?480°C下氧化所述布拉格反射器(3)，所述布拉格反射器(3)的外圍區(qū)域形成布拉格反射器氧化區(qū)(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高發(fā)光二極管芯片可焊性的方法，其特征在于，所述步驟4)中所述退火的溫度范圍為450?500°C，時(shí)間范圍為10?30min ;所述步驟5)中所述退火的溫度范圍為350?400°C，時(shí)間范圍為10?40min。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種提高發(fā)光二極管芯片可焊性的方法，其特征在于，所述局部摻雜突變區(qū)(7)位于所述上電極(9)的正下方；所述布拉格反射器(3)的中心區(qū)域位于所述局部摻雜突變區(qū)(7)的正下方。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種提高發(fā)光二極管芯片可焊性的方法，其特征在于，所述布拉格反射器(3)的中心區(qū)域的面積>所述局部摻雜突變區(qū)(7)的面積。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種提高發(fā)光二極管芯片可焊性的方法，其特征在于，所述布拉格反射器(3)包括高鋁含量層和低鋁含量層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種提高發(fā)光二極管芯片可焊性的方法，其特征在于，所述高鋁含量層具體為高鋁含量的AlGaAs層或高鋁含量的AlGaInP層，鋁含量范圍為80%?100 %，所述低鋁含量層具體為低鋁含量的AlGaAs層或低鋁含量的AlGaInP層，鋁含量范圍為0%?80%。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種提高發(fā)光二極管芯片可焊性的方法，其特征在于，所述布拉格反射器(3)由 AlGaAs/AlGaAs、AlGaAs/AlGalnP、AlGalnP/AlGalnP 或 AlGaInP/AlGaAs的重復(fù)單元組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1?8任一項(xiàng)所述的一種提高發(fā)光二極管芯片可焊性的方法，其特征在于，所述襯底(I)和所述緩沖層(2)所用材料相同，所述材料具體為GaAs ;所述局部摻雜突變區(qū)(7)由相同導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體材料制成，所述半導(dǎo)體材料具體為P型半導(dǎo)體材料，所述P型半導(dǎo)體材料具體為GaP。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種提高發(fā)光二極管芯片可焊性的方法，其特征在于，執(zhí)行所述步驟3)、所述步驟4)和所述步驟5)之前先進(jìn)行清洗操作，所述清洗具體為超聲清洗。
【文檔編號(hào)】H01L33/14GK104037289SQ201410256865
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】廉鵬 申請(qǐng)人:北京太時(shí)芯光科技有限公司