一种反极性AlGaInP四元LED芯片的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种反极性AlGaInP四元LED芯片的制备方法，包括步骤如下：(1)在衬底上依次生长重掺N型层、量子阱层、P型层；(2)粗化P型层的表面；(3)在P型层的表面制备透明导电薄膜或复合薄膜；(4)在透明导电薄膜或复合薄膜上制备玻璃层；(5)去除衬底，(6)刻蚀重掺N型层、量子阱层、P型层，露出对应P电极的透明导电薄膜或复合薄膜；(7)在露出的透明导电薄膜或复合薄膜上制备P电极，在重掺N型层上制备N电极；(8)对玻璃层进行研磨；(9)切割，即得。本发明专利技术利用低温玻璃粉，形成出光层，该层既作为基底支撑，又作为光出射层，此工艺方式不需要高压键合，不需要永久基板键合。

A preparation method of reverse polarity AlGaInP Quad LED chip

【技术实现步骤摘要】
一种反极性AlGaInP四元LED芯片的制备方法
本专利技术涉及一种反极性AlGaInP四元LED芯片的制备方法，适用于反极性芯片、miniled芯片制备，属于光电子

技术介绍
LED作为21世纪的照明新光源，同样亮度下，半导体灯耗电仅为普通白炽灯的l/10，而寿命却可以延长100倍。LED器件是冷光源，光效高，工作电压低，耗电量小，体积小，可平面封装，易于开发轻薄型产品，结构坚固且寿命很长，光源本身不含汞、铅等有害物质，无红外和紫外污染，不会在生产和使用中产生对外界的污染。因此，半导体灯具有节能、环保、寿命长等特点，如同晶体管替代电子管一样，半导体灯替代传统的白炽灯和荧光灯，也将是大势所趋。无论从节约电能、降低温室气体排放的角度，还是从减少环境污染的角度，LED作为新型照明光源都具有替代传统照明光源的极大潜力。AlGaInP材料体系最初是被用来制造可见光的激光二极管，首先由日本研究人员在二十世纪八十年代中期提出。那个时期的LED及LD器件，通常使用与GaAs衬底匹配的Ga0.5In0.5P作为有源发光区，发光波长为650nm，在四元激光笔与DVD、播放机中得到广泛应用。后来，研究人员发现在GaInP中引入Al组分可以进一步缩短发光波长，但是，如果Al含量过高将会导致器件的发光效率急剧下降，因为当GaInP中的Al含量超过0.53时，AlGaInP将变为间接带隙半导体，所以AlGaInP材料一般只用来制备发光波长570nm以上的LED器件。1997年，世界上第一支多量子阱(MQW)复合布拉格反射镜(DBR)结构的AlGaInP基LED诞生，基于此种结构设计的LED器件至今仍占据了LED低端市场的很大份额。铝镓铟磷(AlGaInP)系材料发展迅速被用来制作高功率高亮度红光及黄光LED。虽然现在AlGaInP系材料制造的红光LED已经商业化生产，以四元合金材料作为多量子阱有源区的LED具有极高的内量子效率。然而，由于受材料本身和衬底的局限，传统AlGaInP-LED的外量子效率极低，造成传统AlGaInP-LED出光效率不佳，衬底GaAs是吸光材料，导致有源层(MQW)往衬底方向辐射之出光量皆被GaAs衬底大量吸收，即使目前业界开发出具金属全方位反射(ODR)搭配衬底转移技术取代传统GaAs衬底，辐射光量反射至有源层后仍然会造成固定比例的损失。现阶段反极性AlGaInP四元LED芯片广泛应用于大功率红光LED显示屏领域，反极性即进行衬底置换，将吸光较大的GaAs衬底置换为单晶导电Si衬底或蓝宝石衬底等，可提升光效20％以上，但因反极性工艺流程较长，导致现阶段反极性芯片产出对档率一直不高，产出对档率不高对反极性芯片的生产、销售及利润有很大的影响，现阶段如何有效的简化工艺，提高反极性芯片产出成为主要的研究方向。中国专利文献CN104518056A公开了一种反极性AlGaInP红光LED芯片的制备方法，包括如下步骤：(1)将GaAs衬底发光二极管的晶片与硅片键合在一起；(2)腐蚀GaAs衬底，将晶片沿垂直方向转动180度，继续腐蚀；(3)待GaAs衬底腐蚀完成后，刮除晶片边缘残留的金属膜层；(4)冲洗干净晶片表面；使用硫酸溶液对晶片表面的阻挡层进行腐蚀；(5)在晶片的对版标记处贴上面积比套刻对版标记大的耐高温胶带条；(6)然后进行N型金属电极的蒸镀，使用窗口腐蚀液腐蚀窗口；腐蚀完成后得到清晰的套刻对版标记图形。该专利中是先确认相关尺寸后再进行作业，因反极性AlGaInP四元LED芯片制造流程较长，导致工艺不稳定的可能性更大，最终产出对档率稍低。中国专利文献CN104157757A公开了一种方案：一种透明衬底的四元发光二极管，包括AlGaInP-LED外延片，将所述AlGaInP-LED外延片的GaP层的表面进行粗化并将其作为键合面，在键合面上镀薄膜，然后将薄膜与透明衬底进行键合，最后去除GaAs衬底。所述薄膜为氧化硅层、氮化硅层、三氧化二铝层、氯化镁层中的一种或两种以上组合，所述透明衬底为蓝宝石、氮化铝或玻璃。中国专利文献CN105914275A提出一种表面可具有图形化透明基板的四元覆晶薄芯片制作方式，包括步骤：(1)提供一透明基板和一暂时基板，将所述透明基板与所述暂时基板进行粘接；(2)对所述透明基板进行研磨减薄；(3)提供发光外延叠层，具有相对的第一表面和第二表面，包含第一半导体层、有源层和第二半导体层；(4)在发光外延叠层的第一表面上形成透明键合介质层，与所述透明基板进行键合；(5)在所述发光外延叠层的第二表面上定义第一电极区和第二电极区，并制作第二电极和第二电极；(6)去除暂时基板。上述两篇专利必须同时使用粘结材料、永久(临时)基板、甚至暂时基板配合永久基板，并且工艺要求是高温高压，导致工艺复杂，良率低，成本高。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种反极性AlGaInP四元LED芯片的制备方法；本专利技术流程简便，利用低温玻璃粉，形成出光层，该层既作为基底支撑，又作为光出射层，此工艺方式不需要高压键合，不需要永久基板键合。术语解释：1、低温玻璃粉，是一种磷酸盐系玻璃，其软化温度300-340度，烧结温度350-380度，膨胀系数90-100，可用作激光器及光电器件材料低温玻封粘连封接材料，可粘连封接合金、玻璃、陶瓷、铜铁金属材料，粘连效果好，气密性能高，是理想的封接材料。2、高纯水，Highpuritywater，是指25℃时电导率小于0.1μs/cm和残余含盐量小于0.3mg/L，并去除了非电介质的微量细菌、微生物、微粒等杂质的水。制备方法有蒸馏、膜分离、离子交换和灭菌。主要用于电子和微电子工业，也用于食品、造纸、医药、电子、核工业等行业。3、TCF，transparentconductivefilm，透明导电膜。4、AZO，是铝掺杂的氧化锌(ZnO)透明导电玻璃的简称。本专利技术的技术方案为：一种反极性AlGaInP四元LED芯片的制备方法，包括步骤如下：(1)在衬底上依次生长重掺N型层、量子阱层、P型层；(2)粗化所述P型层的表面；(3)在所述P型层的表面制备透明导电薄膜或复合薄膜；(4)在所述透明导电薄膜或复合薄膜上制备玻璃层；(5)去除所述衬底，(6)刻蚀所述重掺N型层、所述量子阱层、所述P型层，露出对应P电极的透明导电薄膜或复合薄膜；(7)在露出的透明导电薄膜或复合薄膜上制备P电极，在所述重掺N型层上制备N电极；(8)对所述玻璃层进行研磨；(9)切割，获得独立的反极性AlGaInP四元LED芯片。上述玻璃层形成出光层，该层既作为基底支撑，又作为光出射层，此工艺方式不需要高压键合，不需要永久基板键合。低温玻璃粉在高温环境下熔融共聚结晶产生氧化硅硼类金属盐，形成玻璃，玻璃具有透过性好，硬度高，化学性能稳定的特点，因此广泛应用于电真空、微电子、光电子领域，在本专利技术中，高硬度玻璃做为基底，减少了工艺过程中的裂片，并且玻璃耐酸碱，可使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种反极性AlGaInP四元LED芯片的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：/n(1)在衬底上依次生长重掺N型层、量子阱层、P型层；/n(2)粗化所述P型层的表面；/n(3)在所述P型层的表面制备透明导电薄膜或复合薄膜；/n(4)在所述透明导电薄膜或复合薄膜上制备玻璃层；/n(5)去除所述衬底，/n(6)刻蚀所述重掺N型层、所述量子阱层、所述P型层，露出对应P电极的透明导电薄膜或复合薄膜；/n(7)在露出的透明导电薄膜或复合薄膜上制备P电极，在所述重掺N型层上制备N电极；/n(8)对所述玻璃层进行研磨；/n(9)切割，获得独立的反极性AlGaInP四元LED芯片。/n

【技术特征摘要】
1.一种反极性AlGaInP四元LED芯片的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：
(1)在衬底上依次生长重掺N型层、量子阱层、P型层；
(2)粗化所述P型层的表面；
(3)在所述P型层的表面制备透明导电薄膜或复合薄膜；
(4)在所述透明导电薄膜或复合薄膜上制备玻璃层；
(5)去除所述衬底，
(6)刻蚀所述重掺N型层、所述量子阱层、所述P型层，露出对应P电极的透明导电薄膜或复合薄膜；
(7)在露出的透明导电薄膜或复合薄膜上制备P电极，在所述重掺N型层上制备N电极；
(8)对所述玻璃层进行研磨；
(9)切割，获得独立的反极性AlGaInP四元LED芯片。


2.根据权利要求1所述的一种反极性AlGaInP四元LED芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)，在所述透明导电薄膜或复合薄膜上制备玻璃层，包括：
A、将低温玻璃粉与高纯水调成膏状混合物；低温玻璃粉与高纯水的质量体积比为(1:0.5)-(1：5)；
B、将膏状混合物涂敷在所述透明导电薄膜或复合薄膜上，厚度为1-2mm；
C、按照以下步骤进行玻璃粉固化，形成玻璃层；包括：
①在86℃的恒温条件下，静置5-10min；
②在3-5min时间内升温至115℃，在115℃的恒温条件下，静置3-5min；
③在5min时间内升温至200℃，在200℃的恒温条件下，静置5min；
④在5min时间内升温至350-450℃，在350-450℃的恒温条件下，静置30-60min；
⑤在20min时间内升温至200℃，取出，即得。


3.根据权利要求1所述的一种反极性AlGaInP四元LED芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)，粗化所述P型层的表面，包括：利用HF、HNO3和CH3COOH的混合腐蚀液，在腐蚀液25-35℃温度条件下，浸泡所述P型层3...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭璐，张兆梅，厉夫吉，王成新，
申请(专利权)人：山东浪潮华光光电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37