专利名称：大功率氮化镓基发光二极管的制作方法
技术领域：
本发明属于半导体技术领域，特别是一种大功率氮化镓基发光二极管管芯的制作方法。
背景技术：
III-V族氮化镓(GaN)基化合物半导体及其量子阱结构发光二极管(LED)具有高可靠性、高效率、长寿命、全固体化、耗电少等优点，现已经在大屏幕显示、交通灯信息指示及一般的光显示和指示领域得到广泛的应用。氮化镓基紫光或蓝光发光二极管与荧光粉结合可以制成白光二极管，在照明领域具有潜在的应用市场，有望将来取代现在的白炽灯和荧光灯，成为21世纪的绿色照明光源。制作大功率氮化镓发光二极管可以满足日益增长的照明市场的需求。现在采用大功率正面发光的氮化镓基发光二极管管芯的一般制作方法是，采用叉形电极结构，利用刻蚀的方法形成N型电极的接触区域，然后制备P型和N型欧姆接触电极，最后进行衬底减薄并分割成单个管芯，这种制做方法对工艺技术要求高，往往造成工作电流分布不均匀而造成烧毁电极并影响产品的成品率。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用空气桥技术制备大功率氮化镓基发光二极管管芯的方法，这种方法可以保证电流分布的均匀性，增加出光效率，使管芯可以在更大电流下工作，提高管芯的性能和寿命。
本发明一种大功率氮化镓基发光二极管管芯的制作方法，其特征在于，包括如下步骤1)在蓝宝石等绝缘衬底上用金属化学气相沉积(MOCVD)技术分别外延生长N型氮化镓(GaN)层、有源区和P型氮化镓(GaN)层；2)利用光刻和干法刻蚀技术将设计好的大面积管芯刻蚀分隔成小面积管芯，并刻蚀到N型接触区氮化镓(GaN)层；3)利用光刻和蒸发的方法在P型层和刻蚀形成的N型接触区制备P型透明电极和N型欧姆接触电极；4)利用空气桥技术和光刻、蒸发等方法制备金属电极，将每个小面积管芯的P型区连接起来，使每个小面积管芯P型区导通；5)将衬底从背面用研磨的方法或离子减薄技术将其减薄到70μm到150μm之间；6)最后用切割法或划片法沿设计好的大面积管芯的分割道分割成单个管芯。
其中将大面积管芯利用干法刻蚀技术刻蚀到N型接触区，分隔成小面积的管芯，分隔成的小面积管芯的形状是方型，圆形、平行四边形或以上几种形状的组合，但小面积管芯一般应大于50μm×50μm，分隔道之间距离应大于10μm。
其中将大面积管芯利用干法刻蚀技术刻蚀到N型接触区，在分隔道制备N型接触电极，保证工作电流的均匀性。
为了进一步说明本发明的技术内容，以下结合实施例及附图对本发明做一详细的描述，其中图1是本发明的大功率氮化镓基发光二极管管芯的剖面图；图2是本发明的大功率氮化镓基发光二极管管芯的俯视图。
具体实施例方式
将大面积管芯利用干法刻蚀技术分隔成小面积的管芯，接着制备P型透明电极和N型欧姆接触电极，然后利用空气桥技术将每个小面积管芯的P电极连接起来，最后切割成单个管芯。
首先请参阅图1所示，本发明一种大功率氮化镓基发光二极管管芯的制作方法，其特征在于，包括如下步骤1)在蓝宝石等绝缘衬底10上用金属化学气相沉积(MOCVD)技术分别外延生长N型氮化镓(GaN)层11、有源区12和P型GaN层13；2)利用光刻和干法刻蚀技术将设计好的大面积管芯刻蚀分隔成小面积管芯，并刻蚀到N型接触区GaN层11，分隔成的小面积管芯的形状是方型，圆形、平行四边形或以上几种形状的组合，但小面积管芯一般应大于50μm×50μm，分隔道之间距离应大于10μm；3)利用光刻和蒸发的方法在P型层和刻蚀形成的N型接触区制备P型透明电极14和N型欧姆接触电极15，保证工作电流的均匀性；4)利用空气桥技术和光刻、蒸发等方法制备金属电极16，将每个小面积管芯的P型区连接起来，使每个小面积管芯P型区导通；5)将衬底从背面用研磨的方法或离子减薄技术将其减薄到70μm到150μm之间；6)最后用切割法或划片法沿设计好的大面积管芯的分割道分割成单个管芯。
本发明的大功率氮化镓基发光二极管的制作方法的制备过程是，在蓝宝石衬底10上利用MOCVD方法外延生长GaN N型接触层11、发光有源区12和P型GaN接触层13；管芯的形状设计成正方形，尺寸为1mm×1mm，然后利用光刻和反应离子刻蚀技术刻蚀到N型接触区，将大面积管芯分隔成300μm×300μm的小面积管芯，管芯之间间距20μm；利用光刻和蒸发技术在小管芯的P型面上蒸镀Ni/Au(50/50)的金属层，并在500摄氏度，氮气气氛中退火5分钟形成欧姆接触透明电极；接着利用光刻和蒸发技术在刻蚀形成的小面积管芯隔离道和压焊点区域蒸镀Ti/Al(1000/3000)的金属层，并在500摄氏度，氮气气氛中退火5分钟形成N型欧姆接触透明电极和压焊点，接着利用空气桥技术和光刻、蒸发等方法蒸镀Ti/Au(1000/3000)金属层，将所有小管芯的P型区连接起来，使所有的小面积管芯心的P型层导通；将衬底从背面用研磨的方法将其减薄到100μm；利用激光划片技术沿设计好的管芯的分割道分割成单个管芯。请参阅图2所示，可以看到N型接触电极的分布，在分隔道中间的N型欧姆接触电极宽度为10μm。
本发明提出了一种大功率氮化镓基发光二极管管芯的制作方法，将大面积管芯利用光刻和干法刻蚀技术分隔成小面积的管芯，接着制备P型透明电极和N型欧姆接触电极，然后利用空气桥技术将每个小面积管芯的P电极用金属连接起来，最后切割成单个管芯。这种方法制备的大功率管芯可以改善工作电流分布均匀性，通过增加侧向出光，提高出光效率。
权利要求
1.一种大功率氮化镓基发光二极管管芯的制作方法，其特征在于，包括如下步骤1)在蓝宝石等绝缘衬底上用金属化学气相沉积技术分别外延生长N型氮化镓层、有源区和P型氮化镓层；2)利用光刻和干法刻蚀技术将设计好的大面积管芯刻蚀分隔成小面积管芯，并刻蚀到N型接触区氮化镓层；3)利用光刻和蒸发的方法在P型层和刻蚀形成的N型接触区制备P型透明电极和N型欧姆接触电极；4)利用空气桥技术和光刻、蒸发等方法制备金属电极，将每个小面积管芯的P型区连接起来，使每个小面积管芯P型区导通；5)将衬底从背面用研磨的方法或离子减薄技术将其减薄到70μm到150μm之间；6)最后用切割法或划片法沿设计好的大面积管芯的分割道分割成单个管芯。
2.根据权利要求1所述的大功率氮化镓基发光二极管的制作方法，其特征在于，其中将大面积管芯利用干法刻蚀技术刻蚀到N型接触区，分隔成小面积的管芯，分隔成的小面积管芯的形状是方型，圆形、平行四边形或以上几种形状的组合，但小面积管芯一般应大于50μm×50μm，分隔道之间距离应大于10μm。
3.根据权利要求1所述的大功率氮化镓基发光二极管的制作方法，其特征在于，其中将大面积管芯利用干法刻蚀技术刻蚀到N型接触区，在分隔道制备N型接触电极，保证工作电流的均匀性。
全文摘要
一种大功率氮化镓基发光二极管管芯的制作方法，包括如下步骤1)在蓝宝石等绝缘衬底上用金属化学气相沉积技术分别外延生长N型氮化镓层、有源区和P型氮化镓层；2)利用光刻和干法刻蚀技术将设计好的大面积管芯刻蚀分隔成小面积管芯，并刻蚀到N型接触区氮化镓层；3)利用光刻和蒸发的方法在P型层和刻蚀形成的N型接触区制备P型透明电极和N型欧姆接触电极；4)利用空气桥技术和光刻、蒸发等方法制备金属电极，将每个小面积管芯的P型区连接起来，使每个小面积管芯P型区导通；5)将衬底从背面用研磨的方法或离子减薄技术将其减薄到70μm到150μm之间；6)最后用切割法或划片法沿设计好的大面积管芯的分割道分割成单个管芯。
文档编号H01L33/00GK1624940SQ20031011974
公开日2005年6月8日 申请日期2003年12月4日 优先权日2003年12月4日
发明者张书明, 杨辉 申请人:中国科学院半导体研究所