一种半导体芯片的制造方法与流程

本发明涉及半导体领域，特别涉及一种半导体芯片的制造方法。

背景技术：

发光二极管是一种半导体器件，发光二极管以其亮度高，低功耗，寿命长，启动快，功率小，无频闪等优点，成为新一代光源的首选。随着半导体行业的不断发展，发光二极管芯片在追逐更高效率，更高可靠性的方向一步一步迈进。目前，发光二极管已经广泛的应用在照明，通信，生物医学，指示灯等方方面面，虽然发光二极管已经广泛的应用于生产和生活中，但是发光二极管在应用领域还是存在不少问题需要解决，比如如何进一步提高发光二极管芯片的亮度，如何降低成本制备出性能可靠的优质发光二极管芯片等，对于发光二极管芯片行业的技术人员而言是必须要面对和解决的问题。

技术实现要素：

鉴于现有技术的缺陷，本发明提出一种半导体芯片的制造方法，以提高半导体芯片的亮度。

本发明提出一种半导体芯片的制造方法，至少包括以下步骤：

s1：提供一衬底，在所述衬底上形成外延结构，其中，所述外延结构包括第一半导体层，发光层，第二半导体层；

s2：形成电流阻挡层于所述外延结构的第一半导体层上；

s3：形成电流扩展层于所述电流阻挡层上；

s4：形成第一电极于所述电流扩展层上，以及

形成第二电极于所述外延结构的第二半导体层上；

其中，在步骤s1中，所述第二半导体层位于所述衬底上，所述发光层位于所述第二半导体层上，所述第一半导体层位于所述发光层上；当生长发光二极管芯片的外延结构时，所述第二半导体层可包括n型半导体层，所述第一半导体层可包括p型半导体层；

在步骤s2中，所述电流阻挡层位于所述第一半导体层上，所述电流阻挡层包括至少一个开口；

在步骤s3中，形成所述电流扩展层时，包括：

进行清洗步骤，对沉积后的所述电流扩展层进行清洗，采用等离子体多步骤的清洗，所述等离子体的清洗参数包括：

1)第一清洗步骤参数：压力0～10mtorr，cl2流量10～50sccm，bcl3流量10～50sccm，时间10～100s；

2)第二清洗步骤参数：压力0～10mtorr，上电极功率200～1000w，下电极功率0～30w，cl2流量10～50sccm，bcl3流量10～50sccm，时间0～100s；

3)第三清洗步骤参数：压力0mtorr，cl2流量0sccm，bcl3流量0sccm，时间0～50s。

进行退火步骤，对清洗后的所述电流扩展层进行退火；所述电流扩展层至少包括一个开口，所述电流扩展层的开口大于所述电流阻挡层的开口，所述电流扩展层的开口位于所述电流阻挡层的开口上；

在步骤s4中，所述第一电极位于所述电流扩展层上，所述第一电极位于所述电流阻挡层的开口和所述电流扩展层的开口形成的区域内，所述第一电极与所述第一半导体层电连接，所述第二电极与所述第二半导体层电连接；当制造发光二极管芯片时，所述第一电极可包括p电极，所述第二电极可包括n电极；

在本发明中，还包括形成一凹槽，所述凹槽依次穿过第一半导体层，发光层，暴露出第二半导体层，所述第二电极位于所述凹槽内的所述第二半导体层上；

在本发明中，在电极形成后，还包括形成一钝化层，所述钝化层位于所述第一和第二电极的周围以及位于所述第一和第二电极的上面的部分区域。

本发明提出的一种半导体芯片的制造方法，通过在沉积电流扩展层后进行清洗工作，能够有效的去除电流扩展层上的微观颗粒，同时本发明也对半导体芯片制程工艺进行了创新，能够在芯片面积不变的前提下提升芯片的亮度，同时本发明工艺简单稳定，可操作性强，能够在工业上推广应用。

附图说明

图1为本发明提出的一种半导体芯片的制造方法的流程图。

图2为本实施例提出的一种半导体芯片的结构示意图。

符号说明

1衬底

2第二半导体层

3发光层

4第一半导体层

5电流阻挡层

6电流扩展层

7钝化层

8第一电极

9第二电极

s11-s18步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅1-2，本实施例提出一种半导体芯片的制造方法，包括以下步骤：

s11：提供一衬底1，在所述衬底上形成外延结构，其中，所述外延结构包括第一半导体层4，发光层3以及第二半导体层2；

s12：移除部分所述外延结构，形成凹槽，以暴露部分所述第二半导体层2；

s13：形成电流阻挡层5于所述外延结构上的第一半导体层4上；

s14：沉积电流扩展层6于所述电流阻挡层5上；

s15：清洗所述电流扩展层6以及对清洗后的所述电流扩展层6进行退火处理；

s16：进行光刻及刻蚀步骤，获得所述电流扩展层6；

s17：形成第一电极8于所述电流扩展层6上，以及形成第二电极9于所述第二半导体层2上；

s18：形成钝化层；

其中，在步骤s11中，所述衬底1包括蓝宝石图形化衬底、蓝宝石衬底、硅衬底、碳化硅衬底及复合衬底，所述第二半导体层2位于所述衬底上1，所述发光层3位于所述第二半导体层2上，所述第一半导体4位于所述发光层3上，本实施例采用例如金属有机化合物化学气相沉积技术(mocvd)在所述衬底1上依次沉积所述第二半导体层2，所述发光层3以及所述第一半导体层4；在本步骤s11还可以包括在所述衬底1上形成一层缓冲层，然后在缓冲层上生长所述外延结构，在所述衬底1和所述第二半导体层2之间形成的缓冲层，有利于所述外延结构的生长，提高芯片的质量；

在步骤s12中，首先利用光刻胶制作从第一半导体层4延伸至第二半导体层2的凹槽，在光刻胶的保护下，本实施例采用例如感应耦合等离子体(icp)刻蚀工艺在所述第一半导体层4开设至少一个从所述第一半导体层4到所述第二半导体层2的凹槽，所述凹槽的深度大于所述第一半导体层4和所述发光层3的厚度之和，且所述凹槽的深度小于所述第一半导体层4，所述发光层3和所述第二半导体层2的厚度之和；

在步骤s13中，利用光刻技术在所述外延结构上的所述第一半导体层4上形成设定图形的电流阻挡层5，所述电流阻挡层5的材料可以包括氧化硅，氮化硅，氧化铝，氟化镁的至少一种，可选地，所述电流阻挡层5的材料可以包括氧化硅，制作工艺简单，成本低；

在本实施例中的一种实现方式中，当所述电流阻挡层5的材料可以包括氧化硅，氮化硅的至少一种时，该步骤s13可以包括：采用等离子体增强化学气相沉积法(pecvd)，溅射工艺或蒸发工艺在所述第一半导体层4上形成一层所述电流阻挡层5，然后在所述电流阻挡层5上形成一层光刻胶，采用光刻技术溶解部分光刻胶，在光刻胶的保护下，对所述电流阻挡层5进行刻蚀清洗，然后得到设定图形的所述电流阻挡层5，最后去除光刻胶；在本实施例中的另一种实现方式中，当所述电流阻挡层5的材料采用氧化铝，氟化镁的至少一种时，该步骤s13可以包括：采用溅射工艺或蒸发工艺在所述第一半导体层4上形成一层所述电流阻挡层5，然后在所述电流阻挡层5上形成一层光刻胶，采用光刻技术溶解部分光刻胶，在光刻胶的保护下，对所述电流阻挡层5进行刻蚀清洗，然后得到设定图形的所述电流阻挡层5，最后去除光刻胶，需要说明的是，所述电流阻挡层5位于所述第一半导体层4以及所述电流扩展层6之间，可以避免电流直接进入所述第一半导体层4，提升半导体芯片的发光亮度，在本步骤s13中，所述电流阻挡层5至少包括一个开口；

在步骤s14中，本实施例中，所述电流扩展层6的材料可以包括氧化铟锡(ito)，掺杂氟的氧化锡，石墨烯中的至少一种；可选地，所述电流扩展层6的材料可以包括氧化铟锡(ito)，使用普遍，成本低；具体地，本实施例中，步骤s14可以包括：采用电子束蒸发或磁控溅射法在所述电流阻挡层5上形成一层所述电流扩展层6；

在步骤s15中，对沉积后的所述电流扩展层6进行清洗的步骤中，可以利用等离子体对沉积后的所述电流扩展层6进行多步骤的清洗，所述等离子体清洗参数步骤例如包括：

1)第一清洗步骤参数：压力0～10mtorr，cl2流量10～50sccm，bcl3流量10～50sccm，时间10～100s；

2)第二清洗步骤参数：压力0～10mtorr，上电极功率200～1000w，下电极功率0～30w，cl2流量10～50sccm，bcl3流量10～50sccm，时间0～100s；

3)第三清洗步骤参数：压力0mtorr，cl2流量0sccm，bcl3流量0sccm，时间0～50s；

经过多步骤(例如2-6个步骤，然不限于此)的等离子体清洗之后，可以去除所述电流扩展层6上的微观颗粒，有利于提升芯片的亮度，然后对清洗后的所述电流扩展层6进行退火处理，经过退火后的所述电流扩展层6用于制备带图形的所述电流扩展层6，本实施例采用例如icp等离子体的清洗方式；

在步骤s16中，首先在所述电流扩展层6上形成一层光刻胶，采用光刻工艺溶解部分光刻胶，得到设定图形的光刻胶，在光刻胶的保护下，对所述电流扩展层6进行刻蚀清洗，留下设定图形的所述电流扩展层6，本实施例中，所述电流扩展层6至少包括一个开口，所述电流扩展层6上的开口大于所述电流阻挡层5上的开口，所述电流扩展层6上的开口在所述电流阻挡层5上的开口上，所述电流扩展层6的开口与所述电流阻挡层5的开口形成一个空间区域；

在步骤s17中，首先在所述电流扩展层6上形成一层光刻胶，采用光刻工艺溶解部分光刻胶，得到设定图形的光刻胶，所述图形包括第一开口和第二开口，所述第一电极8生长在第一开口内，所述第二电极9生长在第二开口内，所述第一开口位于所述电流扩展层6上的开口上方，所述第一开口大于所述电流扩展层6上的开口，所述第二开口位于所述凹槽内的所述第二半导体层2上；然后通过蒸镀和/或溅射技术在光刻胶，第一开口，第二开口上沉积电极，最后，剥离光刻胶上的金属及去除芯片上的光刻胶，即可得到所述第一电极8和所述第二电极9，通过蒸镀的方式形成电极的速率较快；所述第一电极8和所述第二电极9的材料可以包括金、铝、铬、镍、钛、铂中的至少一种；所述第一电极8与所述第一半导体层4电连接，所述第一电极8有部分位于所述电流扩展层6上，所述第二电极9与所述第二半导体层2电连接；

在步骤s18中，首先在所述电流扩展层6，所述第一电极8，所述第二电极9和所述第一半导体层2上沉积一层钝化层7，然后在所述钝化层7上形成一层光刻胶，采用光刻工艺溶解部分光刻胶，形成带有开孔的图形，所述开孔包括第一开孔和第二开孔，所述第一开孔位于所述第一电极8上，所述第一开孔小于所述第一电极8，所述第二开孔位于所述第二电极9上，所述第二开孔小于所述第二电极9，在光刻胶的保护下，利用腐蚀溶液腐蚀钝化层，在钝化层7内形成与所述钝化层7至所述第一电极8的开孔，以及所述钝化层7至所述第二电极9的开孔；可选地，所述腐蚀溶液可以包括缓冲氧化硅刻蚀液(boe)，易于控制腐蚀速率，本实施例还可以采用干法刻蚀光刻胶，最后剥离光刻胶，形成所述钝化层7；所述钝化层7的材料包括氧化硅或者氧化铝，对半导体芯片进行保护，避免反向漏电等问题，提高芯片的可靠性，优选地，所述钝化层7的材料可以为氧化硅，便于腐蚀开孔；

需要说明的是，形成所述第一电极8和所述第二电极9之后还需进行后工序的研磨减薄、划裂、测试、分选等工序以最终形成产品；

本实施例中所述的半导体芯片可应用于诸如miniled、mircoled或小间距led中，当然也可应用于更大或更小尺度led中；也即本实施例中所述的半导体芯片尺度可处于微米尺度，亦可大于或者小于微米尺度。

请参阅图2，本实施例还提出一种半导体芯片的结构，包括：一衬底1以及依序形成于所述衬底1上的一第二半导体层2、一发光层3、一第一半导体层4、一电流阻挡层5及一电流扩展层6；一凹槽，所述凹槽依序穿透所述电流扩展层6、所述电流阻挡层5、所述第一半导体层4、所述发光层3及所述第二半导体层2的部分厚度；一钝化层7，所述钝化层7具有第一开口和第二开口，所述第一开口位于第一电极8上，所述第二开口位于第二电极9上，一第一电极8，所述第一电极8位于所述电流扩展层6上，且被所述钝化层7覆盖住周围边缘，所述第一电极8与所述第一半导体层4电连接；以及一第二电极9，所述第二电极9位于所述凹槽内暴露出的所述第二半导体层2上，且被所述钝化层7覆盖住周围边缘，所述第二电极9与所述第二半导体层2电连接；所述钝化层7包括透明钝化层7，所述透明钝化层7包括氮化硅或二氧化硅。

本发明提出的一种半导体芯片的制造方法，通过清洗沉积后的电流扩展层，能够有效的去除电流扩展层上的微观颗粒，同时本发明也是对芯片制程工艺进行了创新，能够保证在芯片面积不变的前提下提升芯片的亮度；本发明提出的一种半导体芯片的制造方法，工艺简单稳定，可操作性强，能够适应于半导体行业生产

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明，本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案，例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本发明的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。