一種發(fā)光二極管絕緣層的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管絕緣層的制備方法，包括：1）于透明基板正面形成包括N型層、量子阱層及P型層的發(fā)光外延結(jié)構(gòu)；2）形成貫穿至所述透明基板一預(yù)設(shè)深度的V型槽；3）通過光刻及刻蝕工藝形成N型層平臺；4）形成覆蓋于所述V型槽及N型層平臺表面的金屬層結(jié)構(gòu)；5）于所述V型槽內(nèi)填充光敏絕緣材料；6）從所述透明基板的背面進(jìn)行曝光及顯影，去除沒有被所述金屬層結(jié)構(gòu)遮擋的光敏絕緣材料；7）對金屬層結(jié)構(gòu)表面的光敏絕緣材料進(jìn)行回流及高溫碳化處理形成絕緣層。本發(fā)明提供了一種新型的溝槽型的電極結(jié)構(gòu)，并提供了一種有效制備絕緣層的方法，步驟簡單，有利于節(jié)省成本，并可有效提高發(fā)光二極管的性能。
【專利說明】一種發(fā)光二極管絕緣層的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管的制備方法，特別是涉及一種發(fā)光二極管絕緣層的制 備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 半導(dǎo)體照明作為新型高效固體光源，具有壽命長、節(jié)能、環(huán)保、安全等顯著優(yōu)點(diǎn)，將 成為人類照明史上繼白熾燈、熒光燈之后的又一次飛躍，其應(yīng)用領(lǐng)域正在迅速擴(kuò)大，正帶動 傳統(tǒng)照明、顯示等行業(yè)的升級換代，其經(jīng)濟(jì)效益和社會效益巨大。正因如此，半導(dǎo)體照明被 普遍看作是21世紀(jì)最具發(fā)展前景的新興產(chǎn)業(yè)之一，也是未來幾年光電子領(lǐng)域最重要的制 高點(diǎn)之一。發(fā)光二極管是由111-1￥族化合物，如6 &48(砷化鎵)、6&?(磷化鎵)、6&48?(磷砷 化鎵）等半導(dǎo)體制成的，其核心是PN結(jié)。因此它具有一般P-N結(jié)的I-N特性，即正向?qū)ǎ?反向截止、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由N區(qū) 注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進(jìn)入對方區(qū)域的少數(shù)載流子（少子）一部分與多數(shù)載流子 (多子）復(fù)合而發(fā)光。
[0003] 隨著LED燈市場爆發(fā)的日益臨近，LED封裝技術(shù)的研發(fā)競爭也十分激烈。目前GaN 基LED封裝主要有正裝結(jié)構(gòu)、倒裝結(jié)構(gòu)和垂直結(jié)構(gòu)三種。當(dāng)前較為成熟的是III族氮化物 氮化鎵用藍(lán)寶石材料作為襯底，由于藍(lán)寶石襯底的絕緣性，所以普通的GaN基LED采用正裝 結(jié)構(gòu)。正裝結(jié)構(gòu)有源區(qū)發(fā)出的光經(jīng)由P型GaN區(qū)和透明電極出射。該結(jié)構(gòu)簡單，制作工藝 相對成熟。然而正裝結(jié)構(gòu)LED有兩個明顯的缺點(diǎn)，首先正裝結(jié)構(gòu)LED ρ、η電極在LED的同 一側(cè)，電流須橫向流過η-GaN層，導(dǎo)致電流擁擠，局部發(fā)熱量高，限制了驅(qū)動電流；其次，由 于藍(lán)寶石襯底的導(dǎo)熱性差，嚴(yán)重的阻礙了熱量的散失。
[0004] 為了解決散熱問題，美國Lumileds Lighting公司發(fā)明了倒裝芯片（Flipchip)技 術(shù)。這種方法首先制備具有適合共晶焊接的大尺寸LED芯片，同時制備相應(yīng)尺寸的硅底板， 并在其上制作共晶焊接電極的金導(dǎo)電層和引出導(dǎo)電層(超聲波金絲球焊點(diǎn)）。然后，利用共 晶焊接設(shè)備將大尺寸LED芯片與硅底板焊在一起。到裝結(jié)構(gòu)在散熱效果上有了很大的改 善。但現(xiàn)有的倒裝結(jié)構(gòu)通常是通過焊接的方法固定于硅襯底中，這樣的做法往往會引入較 多的熱阻從而降低LED芯片的散熱效率。而且，這中結(jié)構(gòu)的LED芯片，P電極與N電極通常 制備于LED芯片的同一側(cè)，往往會增加倒裝鍵合工藝和引線工藝的難度，較難實(shí)現(xiàn)晶圓級 的制造，各易造成廣品良率的降低。
[0005] 本發(fā)明提供一種溝槽型的發(fā)光二極管電極結(jié)構(gòu)，可以使P電極和N電極制作于發(fā) 光二極管的兩側(cè)，并提供了一種可以有效采用光敏性絕緣材料對該電極結(jié)構(gòu)進(jìn)行絕緣的方 法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)光二極管絕緣層的 制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的種種問題。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管絕緣層的制備方 法，所述制備方法至少包括以下步驟：
[0008] 1)提供一透明基板，于所述透明基板正面形成至少包括N型層、量子阱層及P型層 的發(fā)光外延結(jié)構(gòu)；
[0009] 2)于所述發(fā)光外延結(jié)構(gòu)及所述透明基板中形成貫穿至所述透明基板一預(yù)設(shè)深度 的V型槽；
[0010] 3)刻蝕所述V型槽兩側(cè)的P型層、量子阱層及部分的N型層形成N型層平臺；
[0011] 4)形成覆蓋于所述V型槽及N型層平臺表面的金屬層結(jié)構(gòu)；
[0012] 5)于所述V型槽內(nèi)填充光敏絕緣材料；
[0013] 6)從所述透明基板的背面對上述結(jié)構(gòu)進(jìn)行曝光及顯影工藝，去除沒有被所述金屬 層結(jié)構(gòu)遮擋的光敏絕緣材料，并保留金屬層結(jié)構(gòu)表面的光敏絕緣材料；
[0014] 7)對金屬層結(jié)構(gòu)表面的光敏絕緣材料進(jìn)行回流及高溫碳化處理，以完成絕緣層的 制備。
[0015] 作為本發(fā)明的發(fā)光二極管絕緣層的制備方法的一種優(yōu)選方案，所述透明基板為藍(lán) 寶石襯底，所述N型層為N-GaN層，所述量子阱層為GaN/InGaN多量子阱層，所述P型層為 P-GaN 層。
[0016] 作為本發(fā)明的發(fā)光二極管絕緣層的制備方法的一種優(yōu)選方案，步驟2)采用感應(yīng)耦 合等離子體ICP刻蝕技術(shù)刻蝕出所述V型槽。
[0017] 作為本發(fā)明的發(fā)光二極管絕緣層的制備方法的一種優(yōu)選方案，步驟2)采用感應(yīng)耦 合等離子體ICP刻蝕法刻蝕出所述V型槽。
[0018] 作為本發(fā)明的發(fā)光二極管絕緣層的制備方法的一種優(yōu)選方案，步驟2)采用激光打 洞技術(shù)打出所述V型槽。
[0019] 作為本發(fā)明的發(fā)光二極管絕緣層的制備方法的一種優(yōu)選方案，步驟4)采用濺射法 或電鍍法形成所述金屬層結(jié)構(gòu)。
[0020] 作為本發(fā)明的發(fā)光二極管絕緣層的制備方法的一種優(yōu)選方案，所述金屬層結(jié)構(gòu)為 Cr、Ti、Al、Ti、Au中的兩種或兩種以上的合金。
[0021] 作為本發(fā)明的發(fā)光二極管絕緣層的制備方法的一種優(yōu)選方案，所述光敏絕緣材料 為正性光刻膠。
[0022] 作為本發(fā)明的發(fā)光二極管絕緣層的制備方法的一種優(yōu)選方案，步驟5)采用旋涂法 于所述V型槽內(nèi)填充光敏絕緣材料。
[0023] 作為本發(fā)明的發(fā)光二極管絕緣層的制備方法的一種優(yōu)選方案，所述旋涂法包括以 下步驟：a)在上述結(jié)構(gòu)表面涂覆光敏絕緣材料；b)慢速旋轉(zhuǎn)使所述光敏絕緣材料完全填滿 所述V型槽；c)快速旋轉(zhuǎn)使所述光敏絕緣材料分布均勻。
[0024] 如上所述，本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管絕緣層的制備方法，包括：1)提供一透明基 板，于所述透明基板正面形成至少包括N型層、量子阱層及P型層的發(fā)光外延結(jié)構(gòu)；2)于所 述發(fā)光外延結(jié)構(gòu)及所述透明基板中形成貫穿至所述透明基板一預(yù)設(shè)深度的V型槽；3)刻蝕 所述V型槽兩側(cè)的P型層、量子阱層及部分的N型層形成N型層平臺；4)形成覆蓋于所述V 型槽及N型層平臺表面的金屬層結(jié)構(gòu)；5)于所述V型槽內(nèi)填充光敏絕緣材料；6)從所述透 明基板的背面對上述結(jié)構(gòu)進(jìn)行曝光及顯影工藝，去除沒有被所述金屬層結(jié)構(gòu)遮擋的光敏絕 緣材料，并保留金屬層結(jié)構(gòu)表面的光敏絕緣材料；7)對金屬層結(jié)構(gòu)表面的光敏絕緣材料進(jìn) 行回流及高溫碳化處理，以完成絕緣層的制備。本發(fā)明提供了一種新型的溝槽型的電極結(jié) 構(gòu)，并提供了一種有效制備光敏性絕緣層的方法，步驟簡單，有利于節(jié)省成本，并提高發(fā)光 二極管的性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025] 圖1?2顯示為本發(fā)明的發(fā)光二極管絕緣層的制備方法步驟1)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示 意圖。
[0026] 圖3顯示為本發(fā)明的發(fā)光二極管絕緣層的制備方法步驟2)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027] 圖4顯示為本發(fā)明的發(fā)光二極管絕緣層的制備方法步驟3)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028] 圖5顯示為本發(fā)明的發(fā)光二極管絕緣層的制備方法步驟4)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029] 圖6顯示為本發(fā)明的發(fā)光二極管絕緣層的制備方法步驟5)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030] 圖7?圖8顯示為本發(fā)明的發(fā)光二極管絕緣層的制備方法步驟6)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu) 示意圖。
[0031] 元件標(biāo)號說明
[0032] 101 透明基板
[0033] 102 N 型層
[0034] 103 量子阱層
[0035] 104 P 型層
[0036] 105 V 型槽
[0037] 106 N型層平臺
[0038] 107 金屬層結(jié)構(gòu)
[0039] 108 光敏絕緣材料
[0040] 109 絕緣層

【具體實(shí)施方式】
[0041] 以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書 所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實(shí) 施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離 本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0042] 請參閱圖1?圖8。需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明 本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時的組件數(shù) 目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其 組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0043] 如圖1?圖8所示，本實(shí)施例提供一種發(fā)光二極管絕緣層的制備方法，所述制備方 法至少包括以下步驟：
[0044] 如圖1?圖2所示，首先進(jìn)行步驟1)，提供一透明基板101，于所述透明基板101 正面形成至少包括N型層102、量子阱層103及P型層104的發(fā)光外延結(jié)構(gòu)。
[0045] 作為示例，所述透明基板101為藍(lán)寶石襯底，可以為平片型的藍(lán)寶石襯底或者圖 形藍(lán)寶石襯底。當(dāng)然，也可以為Si襯底、SiC襯底等透明基板101。
[0046] 作為示例，采用化學(xué)氣相沉積法形成所述發(fā)光外延結(jié)構(gòu)。
[0047] 作為示例，所述N型層102為N-GaN層，所述量子阱層103為GaN/InGaN多量子阱 層103,所述P型層104為P-GaN層。當(dāng)然，所述發(fā)光外延結(jié)構(gòu)也可以是如GaAs (砷化鎵） 基、GaP (磷化鎵）基、GaAsP (磷砷化鎵）基等發(fā)光外延結(jié)構(gòu)。
[0048] 如圖3所示，然后進(jìn)行步驟2)，于所述發(fā)光外延結(jié)構(gòu)及所述透明基板101中形成貫 穿至所述透明基板101 -預(yù)設(shè)深度的V型槽105。
[0049] 作為示例，首先于所述發(fā)光外延結(jié)構(gòu)表面制作光刻掩膜，然后采用感應(yīng)耦合等離 子體ICP刻蝕法刻蝕出所述V型槽105,最后去除所述光刻掩膜。
[0050] 作為示例，采用感應(yīng)耦合等離子體ICP刻蝕技術(shù)刻蝕出所述V型槽。
[0051] 作為示例，采用激光打洞技術(shù)打出所述V型槽。
[0052] 優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)深度為所述透明基板101厚度的1/4?1/2。
[0053] 如圖4所示，接著進(jìn)行步驟3)，刻蝕所述V型槽105兩側(cè)的P型層104、量子阱層 103及部分的N型層102形成N型層平臺106。
[0054] 作為示例，采用ICP刻蝕法刻蝕所述P型層104、量子阱層103及部分的N型層 102,以于V型槽105兩側(cè)形成用于制備N電極的N型層平臺106。
[0055] 如圖5所示，然后進(jìn)行步驟4)，形成覆蓋于所述V型槽105及N型層平臺106表面 的金屬層結(jié)構(gòu)107。
[0056] 作為示例，采用濺射法或電鍍法形成所述金屬層結(jié)構(gòu)107。在本實(shí)施例中，采用電 鍍法形成所述金屬層結(jié)構(gòu)107。
[0057] 作為示例，所述金屬層結(jié)構(gòu)107為Cr、Ti、Al、Ti、Au中的兩種或兩種以上的合金。 當(dāng)然，所述金屬層結(jié)構(gòu)107也可以是如W、Ag等其他金屬材料。需要說明的是，該金屬材料 應(yīng)該對紫外線有較好的阻擋作用，以便于后續(xù)的工藝進(jìn)行。
[0058] 如圖6所示，接著進(jìn)行步驟5)，于所述V型槽105內(nèi)填充光敏絕緣材料108。
[0059] 作為示例，所述光敏絕緣材料108為正性光刻膠。
[0060] 作為示例，采用旋涂法于所述V型槽105內(nèi)填充光敏絕緣材料108。
[0061] 作為示例，由于所述V型槽105深度較大，而且底部較窄，采用普通的旋涂工藝難 以填充至所述V型槽105底部，因此，本發(fā)明提供了一種光敏絕緣材料108的旋涂方法，首 先，選用較稀的光刻膠或者將光刻膠調(diào)至較稀的狀態(tài)再進(jìn)行旋涂，所述旋涂法包括以下步 驟：a)在上述結(jié)構(gòu)表面涂覆光敏絕緣材料108 ;b)慢速旋轉(zhuǎn)使所述光敏絕緣材料108完全填 滿所述V型槽105 ;c)快速旋轉(zhuǎn)使所述光敏絕緣材料108分布均勻。采用本方法可以有效 地將光敏絕緣材料108填滿所述V型槽105,提高發(fā)光二極管的性能。而且，光敏絕緣材料 108與其它的絕緣材料如二氧化硅或氮化硅等相比，其去除工藝十分簡單，并不需要在制作 光刻掩膜版等，而且光敏絕緣材料108去除時基本對發(fā)光外延結(jié)構(gòu)不會造成任何損傷，并 且具有非常良好的絕緣效果。
[0062] 如圖7?圖8所示，然后進(jìn)行步驟6)，從所述透明基板101的背面對上述結(jié)構(gòu)進(jìn) 行曝光及顯影，去除沒被所述金屬層結(jié)構(gòu)107遮擋的光敏絕緣材料108,并保留金屬層結(jié)構(gòu) 107表面的光敏絕緣材料108。
[0063] 作為示例，采用垂直入射的紫外線進(jìn)行曝光，通過顯影后便可以簡單地去除沒被 所述金屬層結(jié)構(gòu)107遮擋的光敏絕緣材料108,并保留金屬層結(jié)構(gòu)107表面的光敏絕緣材料 108。
[0064] 最后進(jìn)行步驟7)，對金屬層結(jié)構(gòu)107表面的光敏絕緣材料108進(jìn)行回流及高溫碳 化處理，以完成絕緣層109的制備。
[0065] 經(jīng)過回流和高溫碳化處理后的光敏絕緣材料108具有較好的絕緣效果和良好的 機(jī)械強(qiáng)度，可以提高最終發(fā)光二極管的性能。
[0066] 在后續(xù)的工藝過程中，可通過透明基板的減薄將所述V型槽內(nèi)的金屬層結(jié)構(gòu)露 出，便可實(shí)現(xiàn)P電極和N電極位于發(fā)光二極管兩側(cè)的電極結(jié)構(gòu)。
[〇〇67] 綜上所述，本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管絕緣層的制備方法，包括：1)提供一透明基 板，于所述透明基板正面形成至少包括N型層、量子阱層及P型層的發(fā)光外延結(jié)構(gòu)；2)于所 述發(fā)光外延結(jié)構(gòu)及所述透明基板中形成貫穿至所述透明基板一預(yù)設(shè)深度的V型槽；3)刻蝕 所述V型槽兩側(cè)的P型層、量子阱層及部分的N型層形成N型層平臺；4)形成覆蓋于所述V 型槽及N型層平臺表面的金屬層結(jié)構(gòu)；5)于所述V型槽內(nèi)填充光敏絕緣材料；6)從所述透 明基板的背面對上述結(jié)構(gòu)進(jìn)行曝光及顯影工藝，去除沒有被所述金屬層結(jié)構(gòu)遮擋的光敏絕 緣材料，并保留金屬層結(jié)構(gòu)表面的光敏絕緣材料；7)對金屬層結(jié)構(gòu)表面的光敏絕緣材料進(jìn) 行回流及高溫碳化處理，以完成絕緣層的制備。本發(fā)明提供了一種新型的溝槽型的電極結(jié) 構(gòu)，并提供了一種有效制備光敏性絕緣層的方法，步驟簡單，有利于節(jié)省成本，并提高發(fā)光 二極管的性能。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。 [〇〇68] 上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟 悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因 此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完 成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1. 一種發(fā)光二極管絕緣層的制備方法，其特征在于，所述制備方法至少包括以下步 驟： 1) 提供一透明基板，于所述透明基板正面形成至少包括N型層、量子阱層及P型層的發(fā) 光外延結(jié)構(gòu)； 2) 于所述發(fā)光外延結(jié)構(gòu)及所述透明基板中形成貫穿至所述透明基板一預(yù)設(shè)深度的V 型槽； 3) 刻蝕所述V型槽兩側(cè)的P型層、量子阱層及部分的N型層形成N型層平臺； 4) 形成覆蓋于所述V型槽及N型層平臺表面的金屬層結(jié)構(gòu)； 5) 于所述V型槽內(nèi)填充光敏絕緣材料； 6) 從所述透明基板的背面對上述結(jié)構(gòu)進(jìn)行曝光及顯影工藝，去除沒有被所述金屬層結(jié) 構(gòu)遮擋的光敏絕緣材料，并保留金屬層結(jié)構(gòu)表面的光敏絕緣材料； 7) 對金屬層結(jié)構(gòu)表面的光敏絕緣材料進(jìn)行回流及高溫碳化處理，以完成絕緣層的制 備。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管絕緣層的制備方法，其特征在于：所述透明基板 為藍(lán)寶石襯底，所述N型層為N-GaN層，所述量子阱層為GaN/InGaN多量子阱層，所述P型 層為P _GaN層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管絕緣層的制備方法，其特征在于：步驟2)采用激 光劃片技術(shù)劃出所述V型槽。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管絕緣層的制備方法，其特征在于：步驟2)采用感 應(yīng)耦合等離子體ICP刻蝕技術(shù)刻蝕出所述V型槽。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管絕緣層的制備方法，其特征在于：步驟2)采用激 光打洞技術(shù)打出所述V型槽。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管絕緣層的制備方法，其特征在于：步驟4)采用濺 射法或電鍍法形成所述金屬層結(jié)構(gòu)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管絕緣層的制備方法，其特征在于：所述金屬層結(jié) 構(gòu)為Cr、Ti、Al、Ti、Au中的兩種或兩種以上的合金。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管絕緣層的制備方法，其特征在于：所述光敏絕緣 材料為正性光刻膠。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管絕緣層的制備方法，其特征在于：步驟5)采用旋 涂法于所述V型槽內(nèi)填充光敏絕緣材料。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管絕緣層的制備方法，其特征在于：所述旋涂法包 括以下步驟：a)在上述結(jié)構(gòu)表面涂覆光敏絕緣材料；b)慢速旋轉(zhuǎn)使所述光敏絕緣材料完全 填滿所述V型槽；c)快速旋轉(zhuǎn)使所述光敏絕緣材料分布均勻。
【文檔編號】H01L33/00GK104064632SQ201310095938
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年3月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月22日
【發(fā)明者】朱廣敏, 郝茂盛, 齊勝利, 張楠, 陳耀, 楊杰 申請人:上海藍(lán)光科技有限公司