GaAs基發光二極管芯片上P電極的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種GaAs基發光二極管芯片上P電極的制備方法，屬于光電子技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著半導體照明光源在城市景觀、商業大屏幕、交通信號燈、手機及PDA背光源等特殊照明領域的應用，以其飽滿色光、無限混色、迅速切換、耐震、耐潮、冷溫、超長壽、少維修等優勢，半導體光源已成為全球最熱門、最矚目的光源，特別是LED的發光效率正在大幅度提高，半導體照明被認為是21世紀最有可能進入普通照明領域的一種新型固態冷光源和最具發展前景的高技術領域之一。
[0003]LED作為21世紀的照明新光源，同樣亮度下，LED燈耗電僅為普通白熾燈的1/10，而壽命卻可以延長100倍。LED器件是冷光源，光效高，工作電壓低，耗電量小，體積小，可平面封裝，易于開發輕薄型產品，結構堅固且壽命很長，光源本身不含汞、鉛等有害物質，無紅外和紫外污染，不會在生產和使用中產生對外界的污染。因此，LED燈具有節能、環保、壽命長等特點，如同晶體管替代電子管一樣，LED燈替代傳統的白熾燈和熒光燈，也將是大勢所趨。無論從節約電能、降低溫室氣體排放的角度，還是從減少環境污染的角度，LED作為新型照明光源都具有替代傳統照明光源的極大潛力。
[0004]現階段GaAs基LED的研究已經取得較大的成果，特別是現階段內量子效率已經超過90%，由于GaAs基LED出光窗口層一般都選用GaP，為了提高出光效率現階段一般是對GaP窗口層出光界面進行表面粗糙化處理。表面粗糙化是在提高外量子效率的方法中比較簡單的一種方法，這種方法的原理在于:如果器件發出的光沒有在內部被吸收，則光會在器件內部反復反射，一直到通過以小于界面處臨界角的角度出射至外部。如果能改變器件內部及外部的幾何形狀使其表面粗糙化，這樣破壞了光線在器件內部的全反射，很大程度的提高了光子出射的概率。這種結構最早由1.Schnitzer等人提出，當時他們為獲得粗糙的LED表面，使用了自然平版印刷術通過腐蝕形成。
[0005]現階段為實現GaP窗口層的粗糙化，一般是采用化學腐蝕法、ICP刻蝕法的方式實現，因ICP刻蝕法對工藝、設備要求較多，化學腐蝕法實現GaP窗口層的粗糙化為現階段LED廠家通用的方法。
[0006]現階段當實現GaP窗口層的粗糙化，其GaP窗口層表面的P電極制造有兩種方式，一種為粗糙化前蒸鍍上電極，第二種為粗糙化完成后蒸鍍上一層金屬。這兩種方式都存在不足，第一種粗糙化時對金屬有損傷導致電極邊緣毛刺等影響電極外觀及后續出現掉電極問題，而第二種金屬分子會留在導致粗糙表面內，后續進行化學法腐蝕無法去除干凈，最終影響出光效果。
[0007]中國專利文獻CN102332509A公開的《一種利用化學鍍制備LED芯片的p電極的方法》是在LED外延片的p-GaN層上制備相互間隔的納米金屬顆粒，并刻蝕該p_GaN層，使得該P-GaN層表面為納米結構；利用掩膜將所述LED外延片的激活區域鍍上激活液，以對該LED外延片的激活區域進行激活，然后移去掩膜；將所述LED外延片放入化學鍍液中，在將所述激活區域外的納米金屬顆粒溶解的同時，在所述LED外延片的激活區域化學鍍金屬，以形成金屬基板；所述金屬為可誘發還原金的金屬；將所述LED外延片放入化學鍍金液中，在所述金屬基板上自動沉積金，以得到P電極。此方法主要采用化學鍍膜的方式制備LED芯片的P電極，且納米金屬顆粒易殘留在粗糙表面內影響出光，無法實現GaAs基LED出光GaP窗口層粗糙表面的電極制備。
[0008]中國專利文獻CN1885569公開的《以ITO為P電極的兩次光刻GaN基LED電極制作方法》是在GaN基LED上通過ITO制備P電極的方法，此方法主要適用于GaN基LED電極制備，因GaN基與GaAs基LED芯片的差別，其無法實現GaAs基LED出光GaP窗口層粗糙表面的電極制備。
[0009]中國專利文獻CN104600168A公開的《GaAs基發光二極管芯片上GaP粗糙表面的制備方法》主要是GaP粗糙表面的制備，其方法中電極制備與GaP粗糙表面同時化學腐蝕作業完成，存在損傷金屬隱患導致后續出現掉電極問題。
【發明內容】
[0010]本發明針對現有GaAs基LED出光GaP窗口層的粗糙表面上電極制備技術存在的不足，提供一種流程簡便、保證出光效果的GaAs基發光二極管芯片上P電極的制備方法。
[0011]本發明的GaAs基發光二極管芯片P電極的制備方法，包括步驟如下:
(I)在GaAs基外延片的GaP窗口層表面涂上正性光刻膠，然后進行光刻，保留正性光刻膠的電極圖形；再對GaP窗口層表面進行腐蝕得到粗糙表面，并去除正性光刻膠；
所述正性光刻膠的厚度為1.5 μ m-3.5 μπι。
[0012]所述對GaP窗口層表面進行腐蝕得到粗糙表面的具體過程是，通過GaP粗糙腐蝕液(采用常規腐蝕液，如王水)對GaP表面進行腐蝕1-10分鐘，得到粗糙表面。
[0013](2)在步驟(I)制備GaAs基外延片GaP粗糙表面上制備負性光刻膠圖形；
在步驟(I)制備的GaAs基外延片GaP粗糙表面上涂上負性光刻膠，然后進行光刻，在表面保留負性光刻膠的電極圖形；
所述負性光刻膠的厚度為2.5-4.5 μπι。
[0014](3)通過步驟(2)保留的負性光刻膠的電極圖形制備P電極；
在步驟(3)制備的GaAs基外延片表面蒸鍍上一層Au膜，再將電極圖形以外的金屬剝離掉，在GaAs基發光二極管芯片上得到P電極。
[0015]所述Au膜的厚度為1.8-2.8 μ m。
[0016]本發明通過金屬剝離的方法制備GaAs基發光二極管芯片上的P電極，既保證了電極的完整性，杜絕了掉電極問題，確保了粗糙表面不受到金屬離子破壞，提高了出光效率，電極外觀得到保證，穩定了芯片的品質，并能進行規模化生產。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明中步驟(I)制得的GaAs基外延片的剖視圖。
[0018]圖2是本發明中步驟(2)制得的GaAs基外延片的剖視圖。
[0019]圖3是本發明中步驟(3)制得的GaAs基外延片的剖視圖。
[0020]圖中，UGaAs基外延片，2、GaP粗糙表面，3、負性光刻膠圖形，4、P電極。
【具體實施方式】
[0021]本發明的GaAs基發光二極管芯片P電極的制備方法，是通過電極剝離的方式，確保了電極完整不受損傷，避免了掉電極問題，也保護了粗糙表面無金屬離子殘留，確保了 P型電極的完整并保證GaAs基LED的出光效率。具體包括如下步驟:
(I)如圖1所示，在GaAs基外延片I的GaP窗口層表面涂上1.5 μm_3.5 μm厚的正性光刻膠，然后通過常規光刻方法進行光刻，在表面保留正性光刻膠的電極圖形。
[0022]再通過常規的GaP粗糙腐蝕液(常規王水類腐蝕液)對GaP表面進行腐蝕1_10分鐘，并去除正性光刻膠，得到GaP粗糙表面2。
[0023](2)在步驟(I)制備的GaAs基外延片GaP粗糙表面上制備負性光刻膠圖形如圖2所示，在步驟(I)制備的GaAs基外延片GaP粗糙表面上涂上厚度為2.5-4.5 μπι
負性光刻膠3，然后通過常規光刻方法進行光刻，在表面保留負性光刻膠的電極圖形3。
[0024](3)通過步驟(2)保留的負性光刻膠圖形制備P電極。
[0025]在步驟(2)得到的GaAs基外延片表面蒸鍍上一層1.8-2.8 μπι厚的Au膜，再利用剝離去膠的方法將負性光刻膠上的金屬剝離掉，并去除負性光刻膠，即可在GaAs基發光二極管芯片上得到金屬P電極4，如圖3所示(剝離負性光刻膠后得到的是負性光刻膠圖形以外的圖形)。
【主權項】
1.一種GaAs基發光二極管芯片P電極的制備方法，其特征是，包括步驟如下: (1)在GaAs基外延片的GaP窗口層表面涂上正性光刻膠，然后進行光刻，保留正性光刻膠的電極圖形；再對GaP窗口層表面進行腐蝕得到粗糙表面，并去除正性光刻膠； (2)在步驟(I)制備GaAs基外延片GaP粗糙表面上制備負性光刻膠圖形； 在步驟(I)制備的GaAs基外延片GaP粗糙表面上涂上負性光刻膠，然后進行光刻，在表面保留負性光刻膠的電極圖形； (3)通過步驟(2)保留的負性光刻膠的電極圖形制備P電極； 在步驟(3)制備的GaAs基外延片表面蒸鍍上一層Au膜，再將電極圖形以外的金屬剝離掉，在GaAs基發光二極管芯片上得到P電極。2.根據權利要求1所述的GaAs基發光二極管芯片P電極的制備方法，其特征是，所述正性光刻膠的厚度為1.5 μ m-3.5 μ m。3.根據權利要求1所述的GaAs基發光二極管芯片P電極的制備方法，其特征是，所述對GaP窗口層表面進行腐蝕得到粗糙表面的具體過程是，通過GaP粗糙腐蝕液對GaP表面進行腐蝕1-10分鐘，得到粗糙表面。4.根據權利要求1所述的GaAs基發光二極管芯片P電極的制備方法，其特征是，所述負性光刻膠的厚度為2.5-4.5 μπι。5.根據權利要求1所述的GaAs基發光二極管芯片P電極的制備方法，其特征是，所述Au膜的厚度為1.8-2.8 μπι。
【專利摘要】一種GaAs基發光二極管芯片上P電極的制備方法，包括步驟如下：（1）在GaAs基外延片的GaP窗口層表面涂上正性光刻膠，然后進行光刻，保留正性光刻膠的電極圖形；對GaP表面進行腐蝕得到粗糙表面；（2）在GaAs基外延片涂上負性光刻膠，進行光刻，在表面保留負性光刻膠的電極圖形；（3）在GaAs基外延片表面蒸鍍上一層Au膜，將電極圖形外的金屬剝離掉，得到P電極。本發明通過金屬剝離的方法制備GaAs基發光二極管芯片上的P電極，既保證了電極的完整性，杜絕了掉電極問題，也確保了粗糙表面不受到金屬離子破壞，提高了出光效率，電極外觀得到保證，穩定了芯片的品質，并能進行規模化生產。
【IPC分類】H01L33/40
【公開號】CN105006507
【申請號】CN201510382667
【發明人】李曉明, 陳康, 申加兵, 蓋克彬
【申請人】山東浪潮華光光電子股份有限公司
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年7月3日