[发明专利]一种GaN基发光二极管芯片的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种GaN基发光二极管芯片的制备方法，属于光电子技术领域。

背景技术

利用蓝宝石(Sapphire，化学式Al₂O₃)为衬底，通过有机化学气相沉积设备成长GaN半导体，已成为目前蓝光LED原件结构主流。

由于蓝宝石衬底是不导电的，因此在GaN基LED芯片的制备中就必须将LED外延片从表面去除部分材料至重掺杂的n型GaN层，并分别在p型和n型GaN材料上制备p型和n型电极。

GaN的化学键合能较高，高的结合能和宽带隙使Ⅲ族氮化物材料本质上是化学惰性的，在常温下不受化学酸和碱等溶液的腐蚀，用化学腐蚀法腐蚀GaN等材料，无论是腐蚀速率还是腐蚀的各向异性都不能令人满意。因此在GaN基LED芯片的制备中就必须采用干法刻蚀技术，目前主流的干法刻蚀方法为ICP(Inductive Coupled Plasma，感应耦合等离子体)刻蚀。

ICP刻蚀过程中，在高频射频源的作用下ICP刻蚀设备腔室内通入的气体会形成等离子体，在内建电场的作用下会轰击晶片表面以物理的作用刻蚀GaN外延层，同时形成的原子团会以化学作用刻蚀GaN外延层。

经过ICP刻蚀后，P型与N型界面之P/N结已被打开，针对后续的ITO镀膜/金属电极镀膜，因为打开接触，皆有一定机会造成P/N结上残留ITO或金属，造成二极管漏电，因此如能在P/N结打开后做上防护措施，且不增加人工、与物料成本，并使产品漏电不良率降低，增加良品产出，将有效降低成本，提升产品竞争力。

GaN基发光二极管芯片的制备有许多方法，如中国专利文献CN103137810A公开的《一种利用两次划片制备的GaN基发光二极管芯片及其制备方法》、CN103515495A公开的《一种GaN基发光二极管芯片的生长方法》、CN104022200A公开的《一种GaN基发光二极管芯片及其制备方法》以及CN102324450A公开的《GaN基发光二极管芯片及其制备方法》。但是这些方法均不能解决ICP刻蚀后造成二极管漏电的问题。

发明内容

本发明针对现有GaN基LED芯片制备技术存在的不足，提供一种能够保护P/N结，防止二极管漏电的GaN基发光二极管芯片的制备方法。

本发明的GaN基发光二极管芯片的制备方法，包括以下步骤：

(1)在GaN基外延片的p型GaN层的上表面涂正性光刻胶，对正性光刻胶进行光刻，光刻出所需台面结构的图形；根据台面结构的图形通过干法刻蚀沿GaN基外延片的p型GaN层到n型GaN层刻蚀出台面结构，在n型GaN层上制备出台面，同时去除表面残留的光刻胶；

正性光刻胶的厚度为2μm-6μm。

正性光刻胶进行光刻的过程是通过对准、曝光、显影和烘干等步骤完成：使用热板在98℃下烘烤1分钟-2分钟进行对准，然后在紫外线下曝光5秒-20秒，再烘干后使用四甲基氢氧化铵显影10秒-30秒，通过使用热板在98℃下烘烤1-2分钟。

(2)在p型GaN层与n型GaN层的外表面上(含两者的表面及两者侧壁界面)生长一层厚度为500-1500埃的电流阻断层(CB层)；

(3)在电流阻断层上通过光刻蚀刻出所需的图形，保留p型GaN层上表面的电流阻断层(CB层)和P/N结侧壁上的电流阻断层；

(4)在p型GaN层表面沉积一层厚度1000－3000埃的ITO透明导电膜，作为电流扩展层；并通过光刻，将n型GaN层及预镀金属电极处开一孔洞穿过电流阻挡层，使金属电极与p型GaN层之间设有附著界面；

ITO透明导电膜的厚度为1000－3000埃。

(5)制备金属电极，分别在ITO透明导电膜和n型GaN层的台面上制备p型电极和n型电极，得GaN基发光二极管芯片；

(6)制备钝化层，通过光刻露出金属电极。

本发明主要核心为电流阻挡层厚度，太薄将无法有效使P/N结侧壁均匀得到有效阻挡之保护层，太厚会因为过厚，使后续ITO层与CB层界面处过薄与不连续，产生高电压。

本发明中保留了p型GaN层上表面的电流阻断层(CB层)，同时也将P/N结侧壁上的电流阻断层留下，留下的电流阻断层的功能不再是电流阻断，而是用于P/N结保护，用于阻挡后续ITO透明导电膜与金属电极的接触。这样避免了P/N结上残留ITO或金属，不会造成二极管漏电。

附图说明：

图1是本发明中GaN基发光二极管芯片的结构示意图。