一种III族半导体发光器件的制作方法-发明专利
发布时间：2017-10-19专利名称：一种III族半导体发光器件的制作方法
专利申请号：CN201510027675.X
专利申请人：湘能华磊光电股份有限公司
专利发明人：许顺成
专利申请类型：发明专利申请
专利申请代理机构：北京爱普纳杰专利代理事务所
专利代理人：何自刚
专利摘要：本申请公开了一种III族半导体发光器件的制作方法，包括：衬底、缓冲层、n型氮化物半导体层、有源层和p型氮化物半导体层自下而上依次生长形成外延结构；利用黄光蚀刻制程定义凸台图案，蚀刻p型氮化物半导体层和有源层，暴露n型氮化物半导体层，得到凸台；沉积透明导电层，利用黄光蚀刻制程定义透明导电层图案，蚀刻透明导电层；沉积绝缘层，利用黄光蚀刻制程定义要参于电流分布的图案，蚀刻绝缘层和/或透明导电层；黄光剥离制程定义P型电极和N型电极图案，沉积P型电极和N型电极，利用剥离制程，去除光阻，制成圆片；最后将圆片进行减薄、划片、裂片、测试、分选。本发明降低了生产成本，还原了N型焊盘下方的有源层，发光面积增加。
专利说明书：
技术领域
本申请涉及半导体照明技术领域，具体地说，是涉及一种III族半导体发光器件的制作方法。
技术背景
氮化镓基发光二极管的发光效率近些年得到了很大程度上的提高，但外部量子效率、电流分布均匀性已经成为制约发光二极管性能进一步提高的主要技术瓶颈。现有技术中蓝宝石衬底上氮化镓基发光二极管会因其P/N型电极均位于衬底同一则，其P型电极、N型电极一般包括线接合焊盘以及线电极，由于N型电极的线接合焊盘要用来焊接金球(金球直径一般为75um)，因此N型电极线接合焊盘尺寸设计的较大，这样就导致有源层蚀刻面积过大。
为了解决蓝宝石衬底上氮化镓基发光二极管存在有源层蚀刻面积过大问题，目前解决方法如下：
1、由激光剥离技术将衬底与氮化物半导体层相剥离而制造垂直式发光器件，虽然垂直结构发光二极管技术解决了传统蓝宝石衬底上氮化镓基发光二极管存在的问题，如散热、有源层蚀刻面积过大、电流分布均匀性等问题，但是衬底剥离工艺复杂，成本高昂且良率过低。
2、通过在蓝宝石衬底里形成多个蓝宝石孔，蓝宝石衬底孔壁和底部沉积一种N型半导体金属，并且每个孔被填满另一种金属以形成一个N型电极触点进而形成垂直结构发光二极管。但是此方案存在蓝宝石钻多个孔工艺复杂，成本高昂并且工艺可靠性较低等问题。
发明内容
为了解决在上述现有技术中出现的问题，本发明的目的是提供一种III族半导体发光器件的制作方法，以解决有源层蚀刻过多的问题，增加有源层从而改善光电特性，并通过提供的新结构让电流分布更均匀及增加抗静电的能力。
本发明提供了一种III族半导体发光器件的制作方法，包括以下步骤：
衬底、缓冲层、n型氮化物半导体层、有源层和p型氮化物半导体层自下而上依次生长形成外延结构，所述外延结构的上表面为所述p型氮化物半导体层的上表面；
利用黄光蚀刻制程定义凸台图案，再蚀刻所述p型氮化物半导体层和有源层，而暴露所述n型氮化物半导体层，最后去除光阻，得到凸台；
沉积透明导电层在所述p型氮化物半导体上或沉积透明导电层在所述p型氮化物半导体上及n型氮化物半导体层之间，利用黄光蚀刻制程定义所述透明导电层图案，再蚀刻所述透明导电层，最后去除光阻，得到上表面具有透明导电层的凸台；
沉积绝缘层在所述透明导电层的上表面及所述凸台的表面上，利用黄光蚀刻制程定义要参于电流分布的图案，再蚀刻所述绝缘层和/或透明导电层，最后去除光阻，得到具有绝缘层的凸台；
黄光剥离制程定义P型电极和N型电极图案，沉积所述P型电极和N型电极，后利用剥离制程，再去除光阻，制成圆片，其中，所述N型电极包括：N型线电极与N型焊盘，所述N型线电极与所述N型焊盘相连接，所述N型线电极沉积在所述凸台上，所述N型线电极下方的有源层被蚀刻掉或所述N型线电极下方的有源层被部分蚀刻掉，所述N型焊盘沉积在所述有源层的上方，所述P型电极包括：P型焊盘与P型线电极，所述P型电极沉积在所述凸台上；
最后将所述圆片进行减薄、划片、裂片、测试、分选。
与现有技术相比，本申请所述的III族半导体发光器件的制作方法，具有以下优点：
(1)本发明提供的制作方法，生产周期得到缩短，大大降低了生产成本，而且也还原了N型焊盘下方的有源层，以解决有源层蚀刻过多的问题，增加了有源层从而改善光电特性，还原了N型焊盘下方的有源层，还可以还原部分N型线电极下方的有源层，这样增加了发光面积。由于发光面积变大，所以操作电压下降，亮度上升。
(2)本发明也提供P型焊盘或N型焊盘的结构可位于绝缘层上方的任何位置，所以完全不参于电流分布，只有线电极参于电流分布，因此更容易设计光罩图案。本发明还原了N型焊盘下方的有源层，由于发光面积変大，透明导电层与p型氮化物半导体层的接触电阻下降，所以操作电压下降；
(3)本发明的方法中将透明导电层与台面图案一起制作，不但简化了一道制程，也解决了透明导电层与台面图案对准的问题。此外本发明中可以定义要参于电流分布的图案，所以P型焊盘、P型线电极及N型线电极14可以靠蚀刻绝缘层的区域来定义要参于电流分布的图案，所以光罩设计更容易。
(4)本发明也提供一种新结构为线接合焊盘(金属)/绝缘层/透明导电层,此结构为电容结构，可以增加抗静电能力的良率；
(5)现有技术中的P型焊盘或N型焊盘之间的高度差达1100-1600nm，而本发明中P型焊盘和N型焊盘之间的高度差低于或等于300nm，相比现有技术本发明的比传统更有利于打线。
(6)本发明还原了N型焊盘下方的有源层，芯片尺寸越小还原N型焊盘下方的有源层占发光面积的百分比越多，所以越小尺寸操作电压下降越多，亮度上升越多。
(7)现有技术中P型电极或N型电极(包含P型焊盘、N型焊盘、P型线电极及N型线电极)是一次性镀的，但是本发明中的P型焊盘、N型焊盘和P型线电极、N型线电极可以一次性镀也可以分别镀，达到了更好的欧姆接触。
来源：纳杰微信公众号（najieip）
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