[发明专利]一种水平电极倒装红光LED芯片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及LED芯片的生产技术领域。

背景技术

目前提高AlGaInP四元系红光芯片光效的最有效方式为采用晶圆键合（Wafer bonding）的衬底转移技术，并结合制作P面全方位反射镜（ODR）及N面粗化工艺，结合这三种工艺可使得制备的AlGaInP红光LED芯片光效为传统正装结构芯片的3～4倍；但是，在制作高反射率的ODR时，常采用SiO₂或MgF₂作为介质层，这两种材质均不导电，为使P极载流子顺利通过介质层并到达有源区，需要在介质层中刻蚀出一定大小和数量的孔洞，并填充金属导电欧姆接触材料，介质孔的存在会大幅降低ODR对从有源区射向P面的光的反射率，此外工艺上由于ODR介质孔内导电金属与P面GaP欧姆接触难以控制，容易造成芯片局部电流集中，顺向电压Vf偏高，抗静电等可靠性差的问题；而且其N、P电极在芯片的上下两侧，为垂直结构，与蓝绿光芯片电极结构上的差异，使RGB混合应用端封装成本提高。

发明内容

本发明目的是提出一种N、P电极在芯片的同侧，芯片顺向电压Vf较低、抗静电性能较好的水平电极倒装红光LED芯片。

本发明在衬底的同一侧依次设置有键合层、ODR介质层、P-GaP电流扩展层，在一小部分P-GaP电流扩展层上设置P面P-Finger扩展电极和P-Pad 中心电极，在大部分P-GaP电流扩展层上依次设置P-Space限制层、MQW有源区、N-Space限制层和N-AlGaInP粗化层。在部分N-AlGaInP粗化层上设置N-GaAs欧姆接触层，在N-GaAs欧姆接触层上设置N面N-Finger扩展电极和N-Pad 中心电极。

与含介质孔的倒装红光垂直结构芯片相比，本发明采用水平电极结构设计，可使P面电流得到很好的扩展，可使18mil尺寸的芯片顺向电压Vf降低至2.02V，发光强度4800mcd，芯片的抗静电能力达到5kV；使AlGaInP倒装红光芯片实现同蓝绿光相似的电极结构，降低RGB混合应用端封装成本。

本发明的另一目的是提出以上产品的制备方法。

发明方法包括以下步骤：

1）采用MOCVD方法，在一临时衬底的同一侧依次生长N-Ga_0.5In_0.5P腐蚀停层、N-GaAs欧姆接触层、N-AlGaInP粗化层、N-Space限制层、MQW有源区、P-Space限制层和P-GaP电流扩展层，取得外延片；

2）在外延片的P-GaP电流扩展层上依次淀积ODR介质层和键合层；

3）在转移衬底的一侧蒸镀键合层，通过键合层，将外延片的P-GaP电流扩展层和转移衬底键合在一起，取得键合后的半制品；

4）去除键合后的半制品的临时衬底后，再去除N-Ga_0.5In_0.5P腐蚀停止层，直至暴露出N-GaAs欧姆接触层；

5）在N-GaAs欧姆接触层上制作金属层，经剥离形成N面N-Finger扩展电极和N-Pad 中心电极；

6）去除N面N-Finger扩展电极和N-Pad 中心电极区域以外的N-GaAs欧姆接触层，直至暴露出N-AlGaInP粗化层；光刻后，自暴露的N-AlGaInP粗化层表面向下湿法腐蚀，直至暴露出P-GaP电流扩展层；

7）在P-GaP电流扩展层上制作金属层，经剥离形成P面P-Finger扩展电极和P-Pad 中心电极；

8）在P面蚀刻沟道内沉积SiN层，对PN结侧壁钝化处理；

9）对暴露的N-AlGaInP粗化层进行粗化处理；

10）退火、激光划片、劈裂。

本制备方法无需在ODR介质层内开孔，而是利用整面ODR介质层与键合层形成ODR全方位反射镜，使P面保证较高的反射水平；通过湿法腐蚀从N面刻蚀至P-GaP层，在P-GaP电流扩展层上淀积金属，光刻实现P-Pad 中心电极的制作，最后形成水平电极结构的AlGaInP倒装红光芯片。

本发明工艺简单、合理，可使RGB混合应用端封装成本较低。

附图说明

图1为本发明的外延片结构示意图。

图2为本发明的一种结构示意图。

具体实施方式

一、生产工艺步骤：