[发明专利]一种AlGaInP四元LED芯片制备方法

说明书

一种AlGaInP四元LED芯片制备方法，通过临时键合材料层键合临时键合衬底，并在欧姆接触层下端面键合制成键合层，利用电子束蒸发工艺在键合层下方制成永久衬底层，通过二次键合技术，实现P电极在上，从P面出光，这种方法既置换了衬底，实现发光效率的提升，同时获得了P面出光的传统电极结构，方便后续的电路管理。同时透明导电膜采用ITO或Zno或SiO₂或TCF材料，其折射率有利于降低光线在硅胶、环氧等封装材料中的临界角，因此本方法制成的LED芯片会比普通倒装芯片功率提高约10%。

技术领域

本发明涉及LED技术领域，具体涉及一种AlGaInP四元LED芯片制备方法。

背景技术

LED作为21世纪的照明新光源，同样亮度下，半导体灯耗电仅为普通白炽灯的l/10，而寿命却可以延长100倍。LED器件是冷光源，光效高，工作电压低，耗电量小，体积小，可平面封装，易于开发轻薄型产品，结构坚固且寿命很长，光源本身不含汞、铅等有害物质，无红外和紫外污染，不会在生产和使用中产生对外界的污染。因此，半导体灯具有节能、环保、寿命长等特点，如同晶体管替代电子管一样，半导体灯替代传统的白炽灯和荧光灯，也将是大势所趋。无论从节约电能、降低温室气体排放的角度，还是从减少环境污染的角度，LED作为新型照明光源都具有替代传统照明光源的极大潜力。

AlGaInP材料体系最初是被用来制造可见光的激光二极管，首先由日本研究人员在二十世纪八十年代中期提出。那个时期的LED及LD器件，通常使用与GaAs衬底匹配的Ga0.5In0.5P作为有源发光区，发光波长为650 nm，在四元激光笔与DVD、播放机中得到广泛应用。后来，研究人员发现在GaInP中引入Al组分可以进一步缩短发光波长，但是，如果Al含量过高将会导致器件的发光效率急剧下降，因为当GaInP中的Al含量超过0.53时，AlGaInP将变为间接带隙半导体，所以AlGaInP材料一般只用来制备发光波长570 nm以上的LED器件。1997年，世界上第一支多量子阱(MQW)复合布拉格反射镜(DBR) 结构的AlGaInP基LED诞生，基于此种结构设计的LED器件至今仍占据了LED低端市场的很大份额。

铝镓铟磷(AlGaInP)系 材料发展迅速被用来制作高功率高亮度红光及黄光LED。虽然现在AlGaInP 系材料制造的红光LED已经商业化生产，以四元合金材料作为多量子阱有 源区的LED具有极高的内量子效率。然而，由于受材料本身和衬底的局限，传统AlGaInP-LED的外量子效率极低。造成传统AlGaInP-LED出光效率不佳 的重要原因，衬底GaAs是吸光材料，导致有源层(MQW)往衬底方向辐射之出光量皆被GaAs衬底大量吸收，即使目前业界开发出具金属全方位反射(ODR)搭配衬底转移技术取代传统GaAs衬底，辐射光量反射至有源层后仍然 会造成固定比例的损失。

中国专利文献CN104518056A公开了一种反极性AlGaInP红光LED芯片的制备方法，包括如下步骤：（1）将GaAs衬底发光二极管的晶片与硅片键合在一起；（2）腐蚀GaAs衬底，将晶片沿垂直方向转动180度，继续腐蚀；（3）待GaAs衬底腐蚀完成后，刮除晶片边缘残留的金属膜层；（4）冲洗干净晶片表面；使用硫酸溶液对晶片表面的阻挡层进行腐蚀；（5）在晶片的对版标记处贴上面积比套刻对版标记大的耐高温胶带条；（6）然后进行N型金属电极的蒸镀，使用窗口腐蚀液腐蚀窗口；腐蚀完成后得到清晰的套刻对版标记图形。该专利中是先确认相关尺寸后再进行作业，因反极性AlGaInP四元LED芯片制造流程较长，导致工艺不稳定的可能性更大，且最终产出的芯片为N面出光。

中国专利文献CN104157757A公开了一种方案：一种透明衬底的四元发光二极管，包括AlGaInP-LED外延片，将所述AlGaInP-LED外延片 的GaP层的表面进行粗化并将其作为键合面，在键合面上镀薄膜，然后将薄膜与透明衬底进行键合，最后去除GaAs衬底。所述薄膜为氧化硅层、氮化硅层、三氧化二铝层、氯化镁层中 的一种或两种以上组合，所述透明衬底为蓝宝石、氮化铝或玻璃。

发明内容