技术领域
[0001] 本
发明涉及LED制造技术领域，具体涉及一种嵌入式电极结构LED的退火方法。
背景技术
[0002] 随着LED在照明领域的逐步应用，市场对白光LED光效的要求越来越高，从普通家庭照明
灯具逐步发展到需要更高功率的
路灯、车前灯系统，市场对于大功率大尺寸甚至超大尺寸的LED芯片的需求越来越成为主流。超大功率，超大尺寸LED首先面对的第一个问题就是
电流拥挤。为了应对市场逐渐提高的需求，嵌入式电极结构LED芯片应运而生，这种结构的LED芯片将
外延薄膜从生长衬底剥离，并将n电极由p-GaN的开孔伸入n-GaN的内部，在n-GaN内部形成欧姆
接触。新的结构优化了电流扩展，缓解了电流拥挤情况，给LED照明应用开启了新的技术路线。
[0003] 然而新的芯片结构也带来了新的LED制造难题——关键技术n-GaN
欧姆接触的实现。以现有的外延
水平，当n-GaN的掺杂达到一定浓度时，无需退火n型接触由于隧穿效应呈现欧姆特性，但是不同于线性结构，嵌入式的n电极在邦定前完成制备，制备好的n型接触需要经历后续工序的升温过程，在经历400℃以下的中间
温度退火后n型接触会变为整流特性(Greco,G.；Iucolano,F.；Roccaforte,F.Ohmic Contacts to Gallium Nitride Materials.Applied Surface Science 2016,383,324–345.)。使得LED的n型欧姆接触退化，正向工作
电压升高。因此为了获得稳定的欧姆接触，必须先于其他工序进行高温退火，然而高温过程会使p面的Ag基反射镜产生“球聚”，严重影响P面的反射率和接触特性。因此，对于具有内置n电极的LED而言要在保持P面特性的条件下获得良好的欧姆接触，这是一项具有挑战但又十分重要的工作。
发明内容
[0004] 为了克服
现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种嵌入式电极结构LED退火的方法。
[0005] 本发明提供的一种嵌入式电极结构LED退火的方法是一种新的退火思路，既能实现n接触区的退火，又不影响p面的反射率和接触特性。从而实现“选区退火”。
[0006] 本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。
[0007] 本发明提供的一种嵌入式电极结构LED退火的方法，包括如下步骤：
[0008] (1)将待退火的LED半成品放入激光微加工设备中，利用激光微加工设备的光学
显微镜和辅助
光源对n电极孔图案进行识别与
定位；
[0009] (2)根据步骤(1)识别的n电极孔图案，用激光扫描对n电极孔间进行退火处理，对n电极孔进行‘选区退火’，完成嵌入式电极结构LED的退火。
[0010] 进一步地，步骤(2)所述n电极孔的直径为10μm-100μm。
[0011] 进一步地，步骤(2)所述激光扫描的激光光束直径为1-100μm。所述激光扫描的激光光束直径可根据电极孔大小进行调整，使之与电极孔直径相匹配。利用激光微加工设备的激光照射n电极孔内的电极金属对其进行局部加热，金属在吸收激光
能量后，温度迅速升高以实现高温退火。
[0012] 进一步地，步骤(2)所述激光扫描的激光功率范围为0.1-20W。由于
激光束能量
密度巨大，使得金属升温很快，激光束在芯片表面n电极孔间进行快速扫描，完成每个电极孔的“选区退火”。
[0013] 进一步地，步骤(2)所述激光扫描的激光
波长为0.308μm-10.6μm。
[0014] 优选地，步骤(2)所述激光可为连续激光或脉冲激光。
[0015] 进一步地，步骤(2)所述退火处理的温度为400℃-600℃。
[0016] 进一步地，步骤(2)所述退火处理的环境为
真空环境或常压吹氮气环境。
[0017] 进一步地，所述真空环境的真空度为1*10-3Pa-1*10-7Pa。
[0018] 进一步地，激光退火同时，利用红外探测装置对样品温度进行实时探测，并通过温度反馈给控制系统调节激光输出功率，实现退火
温度控制。
[0019] 进一步地，步骤(1)所述激光微加工设备包含加工腔室，加工腔室连接真空
泵用于保持室内真空度；所述加工腔室包括加工
工作台，加工工作台上方设有可以在水平面内进行X、Y轴移动的加工头，加工头上设有辅助对准光源，加工光源以及
光学显微镜和红外探测装置。退火时，利用辅助对准光源与光学显微镜进行校准与定位，利用加工光源进行退火处理，利用红外探测器进行温度反馈控制样品温度。
[0020] 在激光退火同时，利用红外探测装置对样品温度进行实时探测，并通过温度反馈给控制系统调节激光输出功率，实现退火温度控制。
[0021] 进一步地，步骤(1)所述待退火的LED半成品为未经退火处理的完成前序加工的嵌入式电极结构LED；所述待退火的LED半成品为按照标准嵌入式电极结构LED制备工艺得到的，所述标准嵌入式电极结构LED制备工艺包括：
外延生长、Mg激活退火、n电极孔制备、p面反射层金属制备与图形化、保护层金属制备与图形化、绝缘层制备与图形化、n接触电极制备及图形化。
[0022] 所述待退火的LED半成品由下至上依次包括衬底、n-GaN层、MQW层、P-GaN层、p面金属、绝缘层、以及内置于电极孔中的n电极金属。
[0023] 所述待退火的LED半成品是按照标准嵌入式电极结构LED制备工艺依次进行外延生长、Mg激活退火、n电极孔制备、p面反射层金属制备与图形化、保护层金属制备与图形化、绝缘层制备与图形化、n接触电极制备及图形化完成后截止得到的。各步骤的材料选择与工艺制程不在本发明讨论范围内，故不加以限制。
[0024] 在LED芯片制造中，退火过程是一道常规工艺，也是一道必需工艺。常规退火多使用管式炉或者RTA进行退火，这种方式整片
晶圆都置于高温环境中，经历快速升降温过程。退火工艺的作用包括但不限于Mg激活、P面欧姆接触、N面欧姆接触等。对于薄膜GaN LED来说，前两道退火处于工艺流程中比较靠前的
位置，退火过程相对安全，不会造成其它负面影响。然而N面欧姆接触由于工艺段十分靠后，此时进行常规退火，势必会影响到其他层结构。
例如，反射镜金属“球聚”。
[0025] 得益于外延工艺的进步，现有的n-GaN高掺杂浓度已经可以在不退火的情况下实现较好的欧姆接触特性，这对垂直线性结构LED来说解决了退火的难题。然而嵌入式结构LED由于n电极内置，制备n电极后仍需键合、沉积等工艺，工艺温度处在200-400℃的温度区间内，这样的温度下会使得n电极原本的欧姆接触特性成为整流特性，造成工作电压升高，最终影响LED芯片性能。
[0026] 与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
[0027] 本发明提供的一种嵌入式电极结构LED退火的方法，通过在控制激光光速扫描照射的方式来对n接触电极进行退火；利用激光束有选择地照射LED半成品，由于激光退火的特性，经过激光束照射的区域温度迅速上升到退火温度，而激光束未照射的区域温度不上升，以实现
对电极孔内n接触金属的选区退火控制，从而达到既实现n电极孔内欧姆接触，又不影响p面接触特性与反射率的作用；同时，激光退火作用深度小，不会影响更深处外延层的晶体
质量。并且激光退火可以使样品温度迅速升高至退火温度，退火过程在瞬间完成，可以大大节省退火工序的时间，节省生产成本，提高生产效率。
附图说明
[0028] 图1为
实施例的激光退火中芯片示意图；
[0029] 其中，衬底01、n-GaN层02、MQW层03、P-GaN层04、p面金属05、绝缘层06、n电极金属07；激光扫描设备08；
[0030] 图2为实施例中嵌入式电极结构LED退火的方法的
流程图；
[0031] 图3为激光加工设备示意图；
[0032] 图4为激光退火示意图。
具体实施方式
[0033] 以下结合实例对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施和保护不限于此。需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程，均是本领域技术人员可参照现有技术实现或理解的。所用
试剂或仪器未注明生产厂商者，视为可以通过市售购买得到的常规产品。
[0034] 以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。也就是说，本文中的结构及方法是以示例性的方式示出，来说明本公开中的结构和方法的不同实施例。然而，本领域技术人员将会理解，它们仅仅说明可以用来实施的本公开的示例性方式，而不是穷尽的方式。此外，附图不必按比例绘制，一些特征可能被放大以示出具体组件的细节。
[0035] 为了解决嵌入式电极结构LED的n面接触问题，优化最终性能，实施例公开一种新的退火方法，图2示出了实施例公开的退火方案的流程示意图，图1示出了图2流程中退火时，激光光束在芯片表面扫描退火的示意图。如图1与图2所示，该嵌入式电极结构LED的退火方法具体如下：
[0036] 提供待退火的LED半成品，该LED半成品按照标准嵌入式电极结构LED制备工艺制得的，所述标准嵌入式电极结构LED制备工艺包括：外延生长、Mg激活退火、n电极孔制备、p面反射层金属制备与图形化、保护层金属制备与图形化、绝缘层制备与图形化、n接触电极制备及图形化。各步骤的材料选择与工艺制程不在本发明讨论范围内，故不加以限制。
[0037] 将待退火的衬底放入激光微加工设备中，利用激光微加工设备的光学显微镜和辅助光源进行观察与n电极孔图案识别与定位。
[0038] 根据识别的n电极图案，通过程序设定的方式实现激光在n电极孔间扫描照射，完成对n电极孔的‘选区退火’。
[0039] 实施例1
[0040] 制备待退火的LED半成品，其按照标准嵌入式电极结构LED制备工艺制得的。所述标准嵌入式电极结构LED制备工艺包括：外延生长、Mg激活退火、n电极孔制备、p面反射层金属制备与图形化、保护层金属制备与图形化、绝缘层制备与图形化、n接触电极制备及图形化。
[0041] 所述待退火半成品各层参数如下：衬底01上外延层厚度3.4微米，其中n-GaN层02厚度3um，MQW层03厚度150nm，P-GaN层04厚度250nm；N电极孔深1um，p面金属05厚度1.2um，绝缘层06厚度500nm，n电极金属07厚度800nm。
[0042] 所述n电极金属07为Cr/Al/Ni/Au，各层厚度：50/500/50/200nm。
[0043] 将待退火的LED半成品放入激光微加工设备中，如图3所示，利用激光扫描设备08的加工头上的光学显微镜和辅助光源进行观察与n电极孔图案识别与定位，所述电极孔直径50um。
[0044] 根据识别的n电极图案，通过程序设定的方式实现激光在n电极孔间扫描照射，如图4所示，对n电极孔的‘选区退火’，完成嵌入式电极结构LED的退火。
[0045] 激光退火时，激光束束斑直径为45um，与电极孔直径相匹配。
[0046] 所选激光为连续激光，所选激光波长为532nm，功率为5W。
[0047] 退火环境为真空环境，真空环境真空度为5*10-3Pa。退火温度为600℃。激光退火同时，利用红外探测装置对样品温度进行实时探测，并通过温度反馈给控制系统调节激光输出功率，实现退火温度控制。
[0048] 退火后，按照标准嵌入式电极结构LED制备工艺依次进行后续工艺，包括键
合金属制备，衬底键合，生长衬底去除，粗化，
沟道腐蚀等，完成COW片制备工艺，最后进行点测测试。
[0049] 实施例2
[0050] 其他过程和实施例1完全相同，只是退火环境由真空变为常压下吹扫氮气。
[0051] 退火后，按照标准嵌入式电极结构LED制备工艺依次进行后续工艺，包括键合金属制备，衬底键合，生长衬底去除，粗化，沟道腐蚀等，完成COW片制备工艺，最后进行点测测试。
[0052] 本发明上述实施例1和实施例2中采用的退火方法的千颗芯片350mA下工作电压平均值分别为2.91V和2.93V；比较下未进行退火的嵌入式电极结构LED芯片的350mA下工作电压范围在为3.1～3.3V之间。采用激光退火的方式加强n电极欧姆接触特性可以使得嵌入式电极结构LED芯片工作电压降低0.2-0.4V左右，效果明显。
[0053] 以上实施例仅为本发明较优的实施方式，仅用于解释本发明，而非限制本发明，本领域技术人员在未脱离本发明精神实质下所作的改变、替换、修饰等均应属于本发明的保护范围。
