一种退火剥离倒装SiC衬底GaN基LED的制作方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101908587A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CNCN101908587101908587A(43)申请公布日2010.12.08(21)申请号201010206127.0(22)申请日2010.06.23(71)申请人山东华光光电子有限公司地址250101山东省济南市高新区天辰大街1835号(72)发明人吴德华朱学亮杨鑫沼曲爽李树强王成新徐现刚(51)Int.Cl.H01L33/00(2010.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种退火剥离倒装SiC衬底GaN基LED的制作方法(57)摘要本发明提出了一种退火剥离倒装SiC衬底GaN基LED的制作方法，包括以下步骤：(1)在原始SiC衬底表面刻蚀出纵横交错的沟道，露出一个个小方柱，这就是制作的原始SiC图形衬底；(2)在做好的原始SiC图形衬底上按常规方法生长常规结构的外延片，包括衬底、AlN缓冲层、N型GaN层、MQW层和P型GaN层；(3)在生长的外延片上表面P型GaN层上镀一层反光金属，将反光金属层键合在一个新的SiC或者Si衬底上；(4)将键合后的外延片放入到高温退火炉中，通过退火使外延片上的原始衬底脱落。本发明利用SiC衬底与GaN的热膨胀系数不同，使用高温退火将原衬底剥离的方法，成功的实现了SiC衬底的倒装和剥离，使出光率达到了90％以上，解决了出光效率低的问题。CN109857ACN101908587ACCNN110190858701908593A权利要求书1/1页1.一种退火剥离倒装SiC衬底GaN基LED的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制作原始SiC图形衬底在原始SiC衬底上蒸镀一层厚度为的SiO2作为掩膜，在SiO2掩膜上涂上光刻胶，在光刻胶上覆上预先刻制的图形掩膜版，将被图形掩膜版保护以外的地方曝光，利用光刻机刻出所需要的掩膜图形；然后放入质量浓度0.5％-5％的氢氧化钠溶液中10秒-60秒显影，经过光刻曝光的地方显影时光刻胶会脱掉，露出掩膜图形以外的纵横交错分布的SiO2掩膜，用HF酸腐蚀掉露出的SiO2掩膜，使这些地方暴露出SiC衬底；然后用丙酮腐蚀掉掩膜图形上面的光刻胶，露出下面的SiO2掩膜，利用掩膜图形下面露出的SiO2掩膜，通过感应耦合等离子体刻蚀工艺，在暴露出SiC衬底的地方刻出2um-4um深的凹面，这样就在原始SiC衬底表面刻蚀出纵横交错的沟道；刻蚀完毕后，放入HF酸1分钟-3分钟腐蚀掉掩膜图形下面露出的SiO2掩膜，这时候衬底上就露出一个个小方柱，这就是制作的原始SiC图形衬底；(2)生长外延片在做好的原始SiC图形衬底上按常规方法生长常规结构的外延片，常规结构的外延片自下至上包括衬底、AlN缓冲层、N型GaN层、多量子阱层和P型GaN层；(3)制作倒装外延片在生长的外延片上表面P型GaN层上镀一层反光金属Al或Au或Ag，利用衬底键合机将Al、Au或Ag反光金属层键合在一个新的SiC或者Si衬底上；(4)去掉原始衬底将键合后的外延片放入到高温退火炉中，在5分钟-30分钟内使温度升到500℃-800℃，然后保温5分钟-15分钟，取出后立即放入水温15℃-30℃度的水浴槽中0.5分钟-2分钟，然后拿出立即放入另外一个水温为0℃-15℃的水浴槽中2分钟-5分钟，此时外延片上的原始衬底已经脱落。2CCNN110190858701908593A说明书1/5页一种退火剥离倒装SiC衬底GaN基LED的制作方法技术领域[0001]本发明涉及一种图形衬底退火剥离的SiC倒装LED的剥离方法，属于光电子技术领域。背景技术[0002]大功率LED由于芯片的功率密度很高，器件的设计者和制造者必须在结构和材料等方面对器件的热系统进行优化设计。目前GaN基外延衬底材料有两大类：一类是以日本日亚化学为代表的蓝宝石；一类是美国CREE公司为代表的SiC衬底。传统的蓝宝石衬底GaN芯片结构，电极刚好位于芯片的出光面。在这种结构中，小部分p-GaN层和″发光″层被刻蚀，以便与下面的n-GaN层形成电接触。光从最上面的p-GaN层取出。p-GaN层有限的电导率要求在p-GaN层表面再沉淀一层电流扩散的金属层。这个电流扩散层由Ni和Au组成，会吸收部分光，从而降低芯片的出光效率。为了减少发射光的吸收，电流扩展层的厚度应减少到几百纳米。厚度的减少反过来又限制了电流扩散层在p-GaN层表面均匀和可靠地扩散大电流的能力。因此这种p型接触结构制约了LED芯片的工作功率。同时这种结构pn结的热量通过蓝宝石衬底导出去，导热路径较长，由于蓝宝石的热导系数较金属低(为35W/mK)，因此，这种结构的LED芯片热阻会较大。此外，这种结构的p电极和引线也会挡住部分光线，所以，这种正装LED芯片的器件功率