一種GaN基發(fā)光二極管芯片的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種GaN基發(fā)光二極管芯片的制備方法，屬于光電子技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]光刻工藝是把掩膜版上的圖形轉(zhuǎn)移到晶片上，使晶片上具有想要制作的器件的光刻膠圖形形貌，為了將器件的圖形結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到晶片上，就需要對光刻后的晶片進(jìn)行微細(xì)圖形化處理。處理方法通常采用濕法腐蝕和干法刻蝕等。濕法腐蝕是把進(jìn)行光刻前所沉積的薄膜中沒有被光刻膠覆蓋和保護(hù)的部分用化學(xué)溶液去除，以完成轉(zhuǎn)移掩膜圖形到薄膜上面的目的。干法刻蝕方法為ICP(Inductive Coupled Plasma，感應(yīng)親合等離子體)刻蝕。ICP刻蝕過程中，在高頻射頻源的作用下ICP刻蝕設(shè)備腔室內(nèi)通入的氣體會(huì)形成等離子體，在內(nèi)建電場的作用下會(huì)轟擊晶片表面以物理的作用刻蝕光刻前所沉積的薄膜層，同時(shí)形成的原子團(tuán)會(huì)以化學(xué)作用刻蝕薄膜層。GaN基發(fā)光二極管芯片的制備有許多方法，如中國專利文獻(xiàn)CN103137810A公開的《一種利用兩次劃片制備的GaN基發(fā)光二極管芯片及其制備方法》、CN103515495A公開的《一種GaN基發(fā)光二極管芯片的生長方法》、CN104022200A公開的《一種GaN基發(fā)光二極管芯片及其制備方法》以及CN102324450A公開的《GaN基發(fā)光二極管芯片及其制備方法》。
[0003]但是目前，在制備GaN基發(fā)光二極管芯片的過程中，很多時(shí)候需要對晶片進(jìn)行多次連續(xù)細(xì)微圖形化處理，每處理完一次，都需要去膠，然后再重新制作新的光刻膠圖形。使得工藝過程時(shí)間比較長，步驟繁多。CN101154049公開的《一種制備光刻膠圖形的方法》以及CN1175788公開的《在半導(dǎo)體晶片上形成光刻膠圖形的方法》也存在同樣的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有GaN基發(fā)光二極管芯片制備技術(shù)存在的時(shí)間較長、步驟較多的問題，本發(fā)明提出了一種流程簡化，工作效率提高，同時(shí)又降低了原材料消耗的GaN基發(fā)光二極管芯片的制備方法。
[0005]本發(fā)明的GaN基發(fā)光二極管芯片的制備方法，包括以下步驟:
(1)在GaN基發(fā)光二極管外延片的P型GaN層的表面生長一層氧化銦錫(ITO,IndiumTin Oxide)透明導(dǎo)電膜；
(2)在透明導(dǎo)電膜表面涂上正性光刻膠，對正性光刻膠進(jìn)行光刻，光刻出電流擴(kuò)展層臺(tái)面圖形(即小臺(tái)圖形)，對GaN基外延片上光刻前所沉積的透明導(dǎo)電膜進(jìn)行濕法腐蝕，腐蝕出由透明導(dǎo)電膜構(gòu)成的電流擴(kuò)展層臺(tái)面圖形；
(3)對腐蝕后的GaN基外延片進(jìn)行預(yù)烘烤，去除表面水分及溶劑，提高表面和光刻膠的粘附性，然后在GaN基外延片表面勻正性光刻膠、曝光和顯影，制作出P型GaN臺(tái)面結(jié)構(gòu)光刻膠圖形；
(4)根據(jù)臺(tái)面結(jié)構(gòu)的圖形通過干法刻蝕沿GaN基外延片的P型GaN層到η型GaN層刻蝕出臺(tái)面結(jié)構(gòu)，在η型GaN層上制備出臺(tái)面，同時(shí)去除表面的光刻膠； (5)分別在透明導(dǎo)電膜和η型GaN層的臺(tái)面上制備ρ型電極和η型電極，得到GaN基發(fā)光二極管芯片；
(6)在GaN基發(fā)光二極管芯片表面上制作鈍化層。
[0006]所述步驟(I)的透明導(dǎo)電膜的厚度為1000埃一 3000埃。
[0007]所述步驟(2)中透明導(dǎo)電膜表面所涂的正性光刻膠的厚度為7000埃-30000埃。
[0008]所述步驟(3)中GaN基外延片表面勻正性光刻膠的厚度應(yīng)大于做透明導(dǎo)電膜時(shí)正性光刻膠的厚度，以利于光刻膠對已形成的臺(tái)階的完全覆蓋及涂膠后光刻膠表面的平坦化，且光刻膠厚度要足夠抵擋干法刻蝕。
[0009]所述步驟(6)中的鈍化層厚度為500埃一 1500Α。
[0010]所述步驟(6)中鈍化層為氧化硅薄膜。
[0011]本發(fā)明通過在ρ型GaN層的表面先蒸鍍透明導(dǎo)電膜(ITO)，然后在ITO膜上勻正性光刻膠，通過曝光、顯影和腐蝕制做出透明導(dǎo)電膜臺(tái)面，腐蝕后GaN基外延片直接沖水甩干，然后進(jìn)行表面預(yù)烘烤，去除水分和表面溶劑，接下來在表面勻正性光刻膠，經(jīng)過曝光顯影制作出P型GaN臺(tái)面光刻膠圖形，再經(jīng)過ICP刻蝕形成P型GaN外延層臺(tái)面。本發(fā)明中省去常規(guī)的工藝中腐蝕后去膠步驟，簡化了工藝流程，縮短了生產(chǎn)周期，提高工作效率，同時(shí)又降低了原材料的消耗。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明中步驟(I)在GaN基外延片上生長透明導(dǎo)電膜的示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明步驟(2)制得具有透明導(dǎo)電膜的電流擴(kuò)展層臺(tái)面圖形(S卩小臺(tái)圖形)，且腐蝕后不去膠示意圖。
[0014]圖3是本發(fā)明步驟(3)制得ρ型GaN臺(tái)面光刻膠圖形顯影后的示意圖。
[0015]圖4是本發(fā)明中的步驟(4)制得ρ型GaN臺(tái)面的示意圖。
[0016]圖5是本發(fā)明中的步驟(5)制得具有金屬電極的GaN基外延片的示意圖。
[0017]圖6是本發(fā)明中的步驟(6)制得具有鈍化層的GaN基外延片的示意圖。
[0018]圖中:1、透明導(dǎo)電層，2、ρ型GaN層，3、量子阱層，4、η型GaN層，5、用于制作透明導(dǎo)電層的正性光刻膠，6、用于制作ρ型GaN層臺(tái)面的正性光刻膠，7、金屬電極，8、鈍化層。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明的GaN基發(fā)光二極管芯片的制備方法，具體步驟如下:
(I)首先如圖1所示，在GaN基外延片的P型GaN層2的上表面鍍上ITO透明導(dǎo)電膜，厚度為700 — 3000埃。
[0020](2)在GaN基外延片表面勻正性光刻膠5，光刻膠的厚度7000-30000埃，通過對準(zhǔn)、曝光、顯影和烘干對所述正性光刻膠5進(jìn)行光刻，光刻出可供后續(xù)腐蝕的透明導(dǎo)電層臺(tái)面圖形(由透明導(dǎo)電膜構(gòu)成的電流擴(kuò)展層臺(tái)面圖形)，然后用ITO腐蝕液腐蝕出透明導(dǎo)電層臺(tái)面圖形，沖水甩干，此處不需要去除表面光刻膠，如圖2所示。
[0021](3)將腐蝕完帶有正性光刻膠5的GaN基外延片直接放入烘箱進(jìn)行預(yù)烘烤后制作P型GaN臺(tái)面圖形。
[0022]具體方法為:將腐蝕完帶有正性光刻膠的GaN基外延片直接放入烘箱進(jìn)行預(yù)烘烤(90°C _120°C)，時(shí)間10-30分鐘，去除GaN基外延片表面水分及溶劑，然后在GaN基外延片表面勾正性光刻膠6，厚度2 μπι -6 μπι(優(yōu)選3 μm)，通過曝光、顯影和烘干對所述正性光刻膠6進(jìn)行光刻，光刻出可供后續(xù)ICP刻蝕出臺(tái)面結(jié)構(gòu)的圖形(如圖3所示)。
[0023](4)將帶有ρ型GaN臺(tái)面光刻膠圖形的GaN基外延片放入120°C的烘箱烘烤30分鐘，然后取出冷卻后進(jìn)行ICP刻蝕，如圖4所示，利用ICP干法刻蝕方法，沿GaN基外延片的P型GaN層1、量子阱層2到η型GaN層3刻蝕出臺(tái)面結(jié)構(gòu)，同時(shí)去除表面殘留的光刻膠。
[0024](5)如圖5所示，制備金屬電極7，也就是分別在ITO透明導(dǎo)電膜I和η型GaN層4的臺(tái)面上制備ρ型電極和η型電極，制得GaN基發(fā)光二極管芯片。
[0025]具體方法為:在經(jīng)步驟(4)處理后的GaN基外延片上涂上3.5 μπι厚的負(fù)性光刻膠，進(jìn)行對準(zhǔn)、曝光、顯影和烘干后對所述負(fù)性光刻膠進(jìn)行光刻，其中用熱板在98°C下烘烤1-2分鐘對準(zhǔn)，然后在紫外線下曝光5-20秒，再烘干后使用四甲基氫氧化銨顯影10-30秒，使用熱板在980C下烘烤1-2分鐘，在ITO透明導(dǎo)電膜4和η型GaN層3上光刻出ρ型電極和η型電極區(qū)域；最后利用電子束蒸發(fā)法在所述P型電極區(qū)域和η型電極區(qū)域分別沉積
2μπι厚的Cr金屬層和Au金屬層，剝離負(fù)性光刻膠后得到ρ型金屬電極和η型金屬電極。
[0026](6)如圖6所示，對步驟(5)所制得的GaN基發(fā)光二極管芯片制備鈍化層8
使用PECVD (化學(xué)氣相沉積法)首先在GaN基發(fā)光二極管芯片的上表面沉積一層500 —1500Α的氧化硅薄膜作為鈍化層8 (露出金屬電極7)，然后在鈍化層8的表面涂上2 μπι的正性光刻膠，使用熱板在98°C下烘烤1-2分鐘對準(zhǔn)，然后在紫外線下曝光5-20秒，再烘干后使用四甲基氫氧化銨顯影10-30秒，使用熱板在98°C下烘烤1-2分鐘，放入5丨02腐蝕液中腐蝕30-60秒，腐蝕掉未被光刻膠保護(hù)的SiCV薄膜，放入丙酮中超聲5-10分鐘，然后在乙醇中超聲10分鐘，取出后使用去離子水沖洗10分鐘，去除表面的光刻膠，形成鈍化層的制作，得到GaN基發(fā)光二極管。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種GaN基發(fā)光二極管芯片的制備方法，其特征是，包括以下步驟: (1)在P型GaN層的表面生長一層氧化銦錫透明導(dǎo)電膜； (2)在透明導(dǎo)電膜表面涂上正性光刻膠，對正性光刻膠進(jìn)行光刻，光刻出電流擴(kuò)展層臺(tái)面圖形，對GaN基外延片上光刻前所沉積的透明導(dǎo)電膜進(jìn)行濕法腐蝕，腐蝕出由透明導(dǎo)電膜構(gòu)成的電流擴(kuò)展層臺(tái)面圖形； (3)對腐蝕后的GaN基外延片進(jìn)行預(yù)烘烤，去除表面水分及溶劑，提高表面和光刻膠的粘附性，然后在表面勻正性光刻膠、曝光和顯影，制作出P型GaN臺(tái)面結(jié)構(gòu)光刻膠圖形； (4)根據(jù)臺(tái)面結(jié)構(gòu)的圖形通過干法刻蝕沿GaN基外延片的P型GaN層到η型GaN層刻蝕出臺(tái)面結(jié)構(gòu)，在η型GaN層上制備出臺(tái)面，同時(shí)去除表面的光刻膠； (5)分別在透明導(dǎo)電膜和η型GaN層的臺(tái)面上制備ρ型電極和η型電極，得到GaN基發(fā)光二極管芯片； (6)在GaN基發(fā)光二極管芯片表面上制作鈍化層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GaN基發(fā)光二極管芯片的制備方法，其特征是，所述步驟(I)的透明導(dǎo)電膜的厚度為1000埃一 3000埃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GaN基發(fā)光二極管芯片的制備方法，其特征是，所述步驟(2)中透明導(dǎo)電膜表面所涂的正性光刻膠的厚度為7000埃-30000埃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GaN基發(fā)光二極管芯片的制備方法，其特征是，所述步驟(3)中GaN基外延片表面勻正性光刻膠的厚度大于做透明導(dǎo)電膜時(shí)正性光刻膠的厚度，以利于光刻膠對已形成的臺(tái)階的完全覆蓋及涂膠后光刻膠表面的平坦化，且光刻膠厚度要足夠抵擋干法刻蝕。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GaN基發(fā)光二極管芯片的制備方法，其特征是，所述步驟(6)中的鈍化層厚度為500埃一 1500Α。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GaN基發(fā)光二極管芯片的制備方法，其特征是，所述步驟(6)中鈍化層為氧化硅薄膜。
【專利摘要】一種GaN基發(fā)光二極管芯片的制備方法，包括以下步驟：（1）在p型GaN層的表面生長透明導(dǎo)電膜；（2）在透明導(dǎo)電膜表面制作出透明導(dǎo)電膜的導(dǎo)電層圖形；（3）進(jìn)行預(yù)烘烤，去除GaN基外延片表面水分及溶劑，制作出p型GaN臺(tái)面結(jié)構(gòu)光刻膠圖形；（4）根據(jù)臺(tái)面結(jié)構(gòu)的圖形刻蝕出臺(tái)面結(jié)構(gòu)，在n型GaN層上制備出臺(tái)面；（5）分別在透明導(dǎo)電膜和n型GaN層的臺(tái)面上制備p型電極和n型電極，得到GaN基發(fā)光二極管芯片；（6）在GaN基發(fā)光二極管芯片表面上制作鈍化層。本發(fā)明省去常規(guī)的工藝中腐蝕后去膠步驟，簡化了工藝流程，縮短了生產(chǎn)周期，提高工作效率，同時(shí)又降低了原材料的消耗。
【IPC分類】H01L33-00
【公開號(hào)】CN104659165
【申請?zhí)枴緾N201510072028
【發(fā)明人】馬玉玲, 彭璐, 劉巖, 徐現(xiàn)剛
【申請人】山東浪潮華光光電子股份有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年2月11日