[发明专利]半导体发光二极管表面处理方法

说明书

技术领域

本发明关于一种半导体发光二极管，尤其涉及一种半导体发光二极管表面处理方法。

背景技术

发光二极管(LED)由于其具有体积小、寿命长、效率高、高耐震性、同时耗电量少、发热少，广泛应用到日常生活中的各项用品，如各种家电的指示灯或光源等。近年来更由于多色彩及高亮度化的发展趋势，应用范围更向户外显示发展如照明灯、大型户外显示屏、交通信号灯等。

半导体表面是具有特殊性质的表面，裸露的半导体表面容易受到外界影响，如杂质、机械损伤、静电放电等对半导体器件有很大的危害。发光二极管的节区附近、沟槽等均容易受到损害而导致可靠性降低，表现为漏电流升高(从而发光效率降低、热损耗增加)甚至由于静电放电而被击穿，严重的影响半导体器件的特性，半导体LED也不例外。为了提高器件的可靠性和稳定性，必须对表面采取有效的保护措施。由于钝化层的生长是在完成电极制备之后，因此生长温度不宜过高，否则电极性能会变坏。而过低温下生长的钝化层往往存在黏附性不好，易剥落，致密度差，针孔密度大等缺点。

常见的大功率LED的构造如图1、图2所示。其结构至少包括：P电极2，P型半导体3，多量子阱4，N型电极5，N型半导体6，衬底7。器件制备过程如下：在一块生长好LED结构晶圆上，用光刻法在晶圆上用光刻胶或者二氧化硅为掩膜做出LED的台结构图型，然后用离子刻蚀系统ICP刻过多量子阱有4一直到N型半导体6形成LED台面；刻出LED台后剥离去掉光刻胶；样品用王水清洗后，用光刻法掩膜，用溅射或蒸发的方法在LED台顶部的P半导体3上制作P电极2；对P电极2进行合金；利用光刻法对P电极2和LED台的侧壁进行胶保护，用溅射金属或蒸发金属的方法在LED台的底部N型半导体6上沉积N电极5；N电极5不与LED台的侧壁相接触；剥离光刻胶，这样在器件上就制备好了N电极5和P电极2，钝化工艺过程就在制备好N电极5和P电极2之后进行，用来提高器件的光提取效率和可靠性。

关于LED的外延芯片的的传统的钝化工艺，一般是在利用反应离子刻蚀技术形成P、N区电极沟道并沉积电极金属后，直接长出钝化层，如二氧化硅层或者氮化硅层。然而，此方法的问题是钝化层并不能完全抑制由于反应离子刻蚀引发的侧面漏电流。LED反向漏电流的来源主要是等离子体损伤(以及划片过程中带来的机械或者热损伤)，其损伤层位于表面至表面以下50nm左右的亚表面(meta-surface)区域。

在上述工艺上，进行改进，可在反应离子刻蚀以后，通过HF∶HCl∶H₂O大约1∶4∶20配比的腐蚀性液体去除损伤层，再生长氮化硅或者氧化硅等钝化层。如《半导体学报》2008年2月第29卷第二期公开的《钝化前表面预处理对AlGaN/GaNHEMTS性能的影响》中，就介绍了这种利用腐蚀液去除损伤层之后再进行钝化工艺的具体的实施步骤。然而，这种方法在半导体外延工艺过程中加入了一道化学腐蚀工艺，引入了不必要的化学杂质，而且对企业调整工艺并不是特别方便。

因此，又提出了一种改进的表面处理方法，即两步反应离子刻蚀方法。即在反应离子刻蚀形成沟道后，调整刻蚀速率(通常以较慢的速率)二次刻蚀芯片的表面，用来去除表面、亚表面损伤层，后续再进行钝化工艺。该种方法在《半导体学报》2006年9月第27卷第9期公开的《两步刻蚀法去除GaN-LED刻蚀中引入的损伤》中有详细的揭示。这种方法使用了化学活性气体，因此刻蚀速率快，而且与原工艺基本上兼容，但同时也给器件带来了杂质元素的隐患(如Cl离子等)。

本发明则提供一种新的半导体发光二极管表面处理方法用以改善或解决上述的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种半导体发光二极管(LED)表面处理方法，用以提升钝化效果，降低反向漏电流。

本发明通过这样的技术方案解决上述的技术问题：

提供一种半导体发光二极管表面处理方法，该方法包括以下步骤：

提供待处理的半导体发光二极管芯片；

提供等离子体处理设备，该等离子体处理设备具有等离子体真空腔体和等离子体放电功能；

清洁待处理的半导体发光二极管芯片并将其干燥；

将清洁并干燥后的待处理的半导体发光二极管芯片放入等离子体设备的等离子体真空腔体内；

将等离子体真空腔体进行抽真空；

在抽过真空的等离子体真空腔体内注入具化学惰性的气体，并控制等离子体真空腔体内的真空度；

对等离子体真空腔体内的惰性气体加电至高压；