CN115954419A - 一种led银镜芯片的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体电子技术领域，特别涉及一种LED银镜芯片的制造方法。该制造方法在GaN外延片上蒸镀ITO导电层，再沉积一层刻蚀掩膜，对刻蚀掩膜进行光刻、刻蚀得到Mesa台阶面，再使用光刻胶覆盖Mesa台阶面，刻蚀后得到切割道；使用BOE溶液腐蚀剩余二氧化硅后再次光刻后蒸镀银镜，得到电流扩展层和反射层，最后依次制备二氧化硅保护层和金属电极焊盘层。该制造方法通过调整制备步骤，实现一次性光刻，可最大限度保留GaN层的面积及其上ITO的面积，增大其发光效率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体电子技术领域，特别涉及一种LED银镜芯片的制造方法。
背景技术
LED(二级发光管)是一种半导体组件，多用作指示灯、显示屏和照明，并成为***照明光源或绿色光源。
公布号为CN113299810A的中国发明专利公开了一种倒装银镜LED芯片及芯片的制作方法，采用光刻刻蚀技术，在倒装外延片的P型氮化镓表面，制作规则阵列排布的图案，光经过这些图案后，会减少全反射，提高光的提取率；利用P型氮化镓表面图案化处理，增加Ag反射面积，提高LED的出光。但是该方法需要进行多次光刻，每次光刻均设置约4μm的光刻偏移量窗口，以防止漏电以及其他电性问题。因此使用光刻数量越多，不仅制造难度越高，其需预留的光刻偏移量窗口越多，从而造成极大的发光面积浪费。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种LED银镜芯片的制造方法，通过该方法制备得到的LED银镜芯片光刻次数少，发光面积大。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种LED银镜芯片的制造方法，包括以下步骤：
S1：在GaN外延片上蒸镀ITO导电层，再沉积一层二氧化硅作为刻蚀掩膜；
S2：对刻蚀掩膜进行光刻，得到Mesa光刻图形和切割道光刻图形；
S3：先用BOE溶液腐蚀切割道光刻图形以及Mesa光刻图形的二氧化硅，再用ITO蚀刻液腐蚀ITO导电层，然后刻蚀得到Mesa台阶面；
S4：使用光刻胶覆盖Mesa台阶面，刻蚀后得到切割道；
S5：使用BOE溶液腐蚀剩余二氧化硅；
S6：再次光刻后蒸镀银镜，得到电流扩展层和反射层；
S7：沉积一层二氧化硅并进行刻蚀，得到二氧化硅保护层；
S8：蒸镀P型焊盘和N型焊盘得到金属电极焊盘层，并注入刻蚀孔与电流扩展层连接导通。
本发明的有益效果在于：本发明的LED银镜芯片的制造方法在蒸镀完ITO和二氧化硅后，一次性光刻Mesa光刻图形和切割道光刻图形，再进行逐层刻蚀，并且还将电流扩展层和反射层同步光刻、蒸镀。由此将原本的五道(或四道)刻蚀缩减为两道，光刻数量减少，可减少曝光偏移，从而减少被刻蚀的P-GaN和ITO，最大限度保留GaN层的面积及其上ITO的面积，增大其发光效率，提升亮度。减少光刻次数还可减少多道加工流程，缩短加工时间，节省成本。
附图说明
图1所示为本发明的实施例一的LED银镜芯片的的制造方法的S1的产物结构示意图；
图2所示为本发明的实施例一的LED银镜芯片的的制造方法的S3的产物结构示意图；
图3所示为本发明的实施例一的LED银镜芯片的的制造方法的S4的产物结构示意图；
图4所示为本发明的实施例一的LED银镜芯片的的制造方法的S5的产物结构示意图；
图5所示为本发明的实施例一的LED银镜芯片的的制造方法的S6的产物结构示意图；
图6所示为本发明的实施例一的LED银镜芯片的的制造方法的S7的产物结构示意图；
图7所示为本发明的实施例一的LED银镜芯片的的制造方法的S8的产物结构示意图；
标号说明：1、蓝宝石衬底；2、N型半导体层；3、多量子阱层；4、P型半导体层；5、ITO导电层；6、刻蚀掩膜；7、电流扩展层；8、反射层；9、二氧化硅保护层；10、金属电极焊盘层；11、切割道。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：调整制备步骤，实现一次性光刻，可最大限度保留GaN层的面积及其上ITO的面积，增大其发光效率。
请参照图1至图7所示，本发明的一种LED银镜芯片的制造方法，包括以下步骤：
S1：在GaN外延片上蒸镀ITO(氧化烟锡)导电层，再沉积一层二氧化硅作为刻蚀掩膜；
S2：对刻蚀掩膜进行光刻，得到Mesa光刻图形和切割道光刻图形；
S3：先用BOE溶液腐蚀切割道光刻图形以及Mesa光刻图形的二氧化硅，再用ITO蚀刻液腐蚀ITO导电层，然后刻蚀得到Mesa台阶面；
S4：使用光刻胶覆盖Mesa台阶面，刻蚀后得到切割道；
S5：使用BOE溶液腐蚀剩余二氧化硅；
S6：再次光刻后蒸镀银镜，得到电流扩展层和反射层；
S7：沉积一层二氧化硅并进行刻蚀，得到二氧化硅保护层；
S8：蒸镀P型焊盘和N型焊盘得到金属电极焊盘层，并注入刻蚀孔与电流扩展层连接导通。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：现有技术在制备LED银镜芯片时，需要逐层蒸镀(或沉积)、光刻和刻蚀，因为往往在外延片上增加多少层，就需要光刻多少次。而本发明蒸镀完ITO和二氧化硅后，将Mesa光刻图形和切割道光刻图形一次性光刻，再进行逐层刻蚀，然后将电流扩展层和反射层同步光刻、蒸镀，由此由原本的五道(或四道)刻蚀缩减为两道。光刻数量减少，可减少曝光偏移，从而减少被刻蚀的P-GaN和ITO，最大限度保留GaN层的面积及其上ITO的面积，增大其发光效率，提升亮度。减少光刻次数还可减少多道加工流程，缩短加工时间，节省成本。
其中，二氧化硅保护层的作用是防止银镜氧化，防止湿气等杂质氧化腐蚀。
切割道包括Masa切割道以及ISO切割道，本发明将两个切割道进行同步光刻与刻蚀，减少光刻数量，增大发光效率。
进一步地，ITO导电层的厚度为
进一步地，刻蚀掩膜的厚度为
优选地，刻蚀掩膜的厚度为
从上述描述可知，刻蚀掩膜的作用为在刻蚀中防止过刻提供充裕窗口。
进一步地，S2的具体步骤为：在刻蚀掩膜上涂布正性光刻胶，再依次经过烘干、曝光、显影，得到Mesa光刻图形和切割道光刻图形。
从上述描述可知，一次性光刻得到Mesa光刻图形和切割道光刻图形，可减少曝光偏移，增大发光面积。
进一步地，正性光刻胶的涂布厚度为2.3～2.5μm，曝光的曝光量为75～85mj。优选地，正性光刻胶的涂布厚度为2.4μm，曝光的曝光量为80mj。
进一步地，切割道光刻图形的宽度为3～5μm。优选地，切割道光刻图形的宽度为4μm。
从上述描述可知，切割道图形越小，芯片的产量越高；但切割道图形太小时，切割工具难以精确定位。
进一步地，S3中ITO蚀刻液的侧蚀量为5～7μm。
从上述描述可知，现有技术得到的ITO的芯粒间距为34μm，但在本发明的光刻工艺下，该间距可缩小为18～22μm，即单边ITO扩大7μm，增加了芯片的可发光面积。
进一步地，S3中Mesa台阶面的刻蚀深度为
进一步地，S4刻蚀时使用氯气刻蚀，刻蚀时间为900s，气体流量为155cfm，刻蚀深度
从上述描述可知，原ISO刻蚀时，刻蚀时间为1800s，缩短刻蚀时间以适应ISO切割道与Mesa切割道同步刻蚀。
进一步地，切割道的宽度为14～18μm。
从上述描述可知，切割道越小，芯片的产量越高；切割道的最小宽度是由切割工具决定的。
进一步地，S6光刻时使用负性光刻胶涂布，曝光量为145～155mj。优选地，曝光量为150mj。
进一步地，电流扩展层和反射层的厚度均为
优选地，电流扩展层和反射层的厚度均为
进一步地，二氧化硅保护层的厚度为
优选地，二氧化硅保护层的厚度为
从上述描述可知，二氧化硅保护层的作用是保护芯粒防止Ag氧化、杂质污染等。
请参照图1至图7所示，本发明的实施例一为：本发明的一种LED银镜芯片的制造方法，包括以下步骤：
S1：采用金属有机化学气相沉积方法在蓝宝石衬底1上依次生长氮化镓基的N型半导体层2、多量子阱层3和P型半导体层4，得到GaN外延片；
S2：在GaN外延片上蒸镀厚度为
的ITO(氧化烟锡)导电层5，再沉积一层二氧化硅作为刻蚀掩膜6，刻蚀掩膜6的厚度为
S3：在刻蚀掩膜6上涂布2.4μm的正性光刻胶，再依次经过110℃90s的烘干、曝光量为80mj的曝光，再在135℃下显影90s，得到Mesa光刻图形、套刻图形和切割道光刻图形，切割道光刻图形的宽度为4μm；
S4：先用BOE溶液腐蚀切割道光刻图形以及Mesa光刻图形的二氧化硅，再用ITO蚀刻液腐蚀ITO导电层5，然后刻蚀出N-GaN得到Mesa台阶面和套刻，Mesa台阶面的刻蚀深度为
ITO蚀刻液的侧蚀量为6μm；
S5：使用正性光刻胶进行第二次光刻套合，光刻胶覆盖Mesa台阶面和刻套，采用反应耦合等离子体方式刻蚀后得到切割道11，切割道11的宽度为16μm；刻蚀时使用氯气刻蚀，刻蚀时间为900s，气体流量为155cfm，刻蚀深度
S6：去胶后使用BOE溶液腐蚀剩余二氧化硅；
S7：再次光刻后蒸镀银镜，得到厚度为
电流扩展层7和反射层8；光刻时使用负性光刻胶涂布，烘干条件为100℃90s，曝光量为150mj，显影条件为116℃90s；
S8：沉积一层厚度为
的二氧化硅并进行刻蚀，得到二氧化硅保护层9；
S9：蒸镀P型焊盘和N型焊盘得到金属电极焊盘层10，并注入刻蚀孔与电流扩展层连接导通。
对实施例一的LED银镜芯片进行性能测试，测试结果为：ITO间距为20μm，ITO整体面积为41340μm2。
由此可知，常规的LED倒装芯片，ITO间距一般为34μ，ITO整体面积为约34592μm2，与常规LED倒装芯片相比，本发明的所得到的LED倒装芯片，ITO整体面积扩大了6748μm2(约19.5％)，提升亮度比例约5.57％。
本发明的实施例二为：本发明的一种LED银镜芯片的制造方法，包括以下步骤：
S1：采用金属有机化学气相沉积方法在蓝宝石衬底上依次生长氮化镓基的N型半导体层、多量子阱层和P型半导体层，得到GaN外延片；
S2：在GaN外延片上蒸镀厚度为
的ITO(氧化烟锡)导电层，再沉积一层二氧化硅作为刻蚀掩膜，刻蚀掩膜的厚度为
S3：在刻蚀掩膜上涂布2.3μm的正性光刻胶，再依次经过110℃90s的烘干、曝光量为75mj的曝光，再在135℃下显影90s，得到Mesa光刻图形、套刻图形和切割道光刻图形，切割道光刻图形的宽度为3μm；
S4：先用BOE溶液腐蚀切割道光刻图形以及Mesa光刻图形的二氧化硅，再用ITO蚀刻液腐蚀ITO导电层，然后刻蚀出N-GaN得到Mesa台阶面和套刻，Mesa台阶面的刻蚀深度为
ITO蚀刻液的侧蚀量为5μm，ITO蚀刻液腐蚀ITO导电层后；
S5：使用正性光刻胶进行第二次光刻套合，光刻胶覆盖Mesa台阶面和刻套，采用反应耦合等离子体方式刻蚀后得到切割道，切割道的宽度为14μm；刻蚀时使用氯气刻蚀，刻蚀时间为900s，气体流量为155cfm，刻蚀深度
S6：去胶后使用BOE溶液腐蚀剩余二氧化硅；
S7：再次光刻后蒸镀银镜，得到厚度为
电流扩展层和反射层；光刻时使用负性光刻胶涂布，烘干条件为100℃90s，曝光量为145mj，显影条件为116℃90s；
S8：沉积一层厚度为
的二氧化硅并进行刻蚀，得到二氧化硅保护层；
S9：蒸镀P型焊盘和N型焊盘得到金属电极焊盘层，并注入刻蚀孔与电流扩展层连接导通。
本发明的实施例三为：本发明的一种LED银镜芯片的制造方法，包括以下步骤：
S1：采用金属有机化学气相沉积方法在蓝宝石衬底上依次生长氮化镓基的N型半导体层、多量子阱层和P型半导体层，得到GaN外延片；
S2：在GaN外延片上蒸镀厚度为
的ITO(氧化烟锡)导电层，再沉积一层二氧化硅作为刻蚀掩膜，刻蚀掩膜的厚度为
S3：在刻蚀掩膜上涂布2.5μm的正性光刻胶，再依次经过110℃90s的烘干、曝光量为85mj的曝光，再在135℃下显影90s，得到Mesa光刻图形、套刻图形和切割道光刻图形，切割道光刻图形的宽度为5μm；
S4：先用BOE溶液腐蚀切割道光刻图形以及Mesa光刻图形的二氧化硅，再用ITO蚀刻液腐蚀ITO导电层，然后刻蚀出N-GaN得到Mesa台阶面和套刻，Mesa台阶面的刻蚀深度为
ITO蚀刻液的侧蚀量为7μm，ITO蚀刻液腐蚀ITO导电层后；
S5：使用正性光刻胶进行第二次光刻套合，光刻胶覆盖Mesa台阶面和刻套，采用反应耦合等离子体方式刻蚀后得到切割道，切割道的宽度为18μm；刻蚀时使用氯气刻蚀，刻蚀时间为900s，气体流量为155cfm，刻蚀深度
S6：去胶后使用BOE溶液腐蚀剩余二氧化硅；
S7：再次光刻后蒸镀银镜，得到厚度为
电流扩展层和反射层；光刻时使用负性光刻胶涂布，烘干条件为100℃90s，曝光量为155mj，显影条件为116℃90s；
S8：沉积一层厚度为
的二氧化硅并进行刻蚀，得到二氧化硅保护层；
S9：蒸镀P型焊盘和N型焊盘得到金属电极焊盘层，并注入刻蚀孔与电流扩展层连接导通。
综上所述，本发明提供的一种LED银镜芯片的制造方法在蒸镀完ITO和二氧化硅后，将Mesa光刻图形和切割道光刻图形一次性光刻，再进行逐层刻蚀，然后将电流扩展层和反射层同步光刻、蒸镀，由此由原本的五道(或四道)刻蚀缩减为两道。光刻数量减少，可减少曝光偏移，从而减少被刻蚀的P-GaN和ITO，最大限度保留GaN层的面积及其上ITO的面积，增大其发光效率，提升亮度。减少光刻次数还可减少多道加工流程，缩短加工时间，节省成本。二氧化硅保护层的作用是防止银镜氧化，防止湿气等杂质氧化腐蚀。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种LED银镜芯片的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在GaN外延片上蒸镀ITO导电层，再沉积一层二氧化硅作为刻蚀掩膜；
S2：对刻蚀掩膜进行光刻，得到Mesa光刻图形和切割道光刻图形；
S3：先用BOE溶液腐蚀切割道光刻图形以及Mesa光刻图形的二氧化硅，再用ITO蚀刻液腐蚀ITO导电层，然后刻蚀得到Mesa台阶面；
S4：使用光刻胶覆盖Mesa台阶面，刻蚀后得到切割道；
S5：使用BOE溶液腐蚀剩余二氧化硅；
S6：再次光刻后蒸镀银镜，得到电流扩展层和反射层；
S7：沉积一层二氧化硅并进行刻蚀，得到二氧化硅保护层；
S8：蒸镀P型焊盘和N型焊盘得到金属电极焊盘层，并注入刻蚀孔与电流扩展层连接导通。
2.根据权利要求1所述的LED银镜芯片的制造方法，其特征在于，所述ITO导电层的厚度为
3.根据权利要求1所述的LED银镜芯片的制造方法，其特征在于，所述刻蚀掩膜的厚度为
4.根据权利要求1所述的LED银镜芯片的制造方法，其特征在于，所述S2的具体步骤为：在刻蚀掩膜上涂布正性光刻胶，再依次经过烘干、曝光、显影，得到Mesa光刻图形和切割道光刻图形。
5.根据权利要求4所述的LED银镜芯片的制造方法，其特征在于，所述正性光刻胶的涂布厚度为2.3～2.5μm，所述曝光的曝光量为75～85mj。
6.根据权利要求1所述的LED银镜芯片的制造方法，其特征在于，所述切割道光刻图形的宽度为3～5μm。
7.根据权利要求1所述的LED银镜芯片的制造方法，其特征在于，所述S3中ITO蚀刻液的侧蚀量为5～7μm。
8.根据权利要求1所述的LED银镜芯片的制造方法，其特征在于，所述切割道的宽度为14～18μm。
9.根据权利要求1所述的LED银镜芯片的制造方法，其特征在于，所述S6光刻时使用负性光刻胶涂布，曝光量为145～155mj。
10.根据权利要求1所述的LED银镜芯片的制造方法，其特征在于，所述电流扩展层和反射层的厚度均为
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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