一种垂直结构LED芯片制备方法

摘要

本发明提供了一种新的制备垂直结构的方法，重点有三个环节：其一是U-GaN生长结束后，进行KOH和H₃PO₄湿法腐蚀，可最终使GaN与蓝宝石之间形成了点接触，有利于之后的激光剥离形成垂直结构；其二是在GaN外延层表面制备反射镜(Ni/Ag或Ni/Al)与键合层(Cr/Ag/Sn)之前，利用激光划片机对晶圆表面进行盲划，盲划尺寸与所需芯片尺寸相同，通过盲划工艺使晶圆表面有规律的产生裂纹，可以释放外延生长过程中产生的应力，晶圆键合过程中减少对氮化镓外延的破坏。其三是激光剥离时，对激光光斑及扫描步进进行调整，使之与盲划后的芯片大小相匹配，其过程可以解决激光剥离过程中的均匀性差问题。

主权项

一种垂直结构LED芯片制备方法，包括以下步骤：1)在衬底上用MOCVD依次生长低温GaN缓冲层、高温U‑GaN(非掺杂氮化镓)以及后续外延层，最终完成LED外延结构的生长；2)使用PECVD设备对外延片表面沉积1.2～1.5μm的SiO₂作为激光划片保护层；3)运用激光划片机对晶圆表面进行划片，划片后的图形尺寸与所加工芯片尺寸相同，划片深度为15～25μm，然后采用酸洗液去除划片道内的残留颗粒，用BOE(缓冲氧化硅蚀刻液)去除SiO₂激光划片保护层；4)按照所需芯片尺寸大小对外延片表面蒸发反射镜及键合层，反射镜及键合层的覆盖均小于划片后的芯片尺寸，反射镜与键合层覆盖区域边缘距离划片道5～10μm；5)使用抛光机对晶圆片背面进行抛光，抛光后晶圆片的厚度为390～410μm；6)利用高温金属键合工艺,在N₂环境下加压将沉积键合层的外延片与硅或铜或钨铜合金基板进行键合；7)利用常温超声技术对键合后的外延片进行超声震动，减少外延片衬底与U‑GaN之间的内应力，使得外延片衬底与U‑GaN之间的接触产生松动；8)接着用激光剥离机对外延片进行剥离，调整激光光斑，使得激光光斑大小及激光扫描步进与划片后的所需芯片尺寸相适配，然后对外延片进行激光扫描，达到衬底与氮化镓的分离；9)用ICP(电感耦合等离子体)对剥离后的u‑GaN作表面处理；接着对剥离后的u‑GaN面上用负性光刻胶作n电极掩膜，用电子束蒸镀的方法沉积n型电极金属；最后用去胶液剥离光刻胶以形成n型金属电极图形，垂直结构LED制作完成。