專利名稱：功率型氮化鎵基發(fā)光二極管芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種功率型氮化鎵基發(fā)光二極管芯片，屬于半導(dǎo)體芯片結(jié)構(gòu)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
功率型氮化鎵(GaN)基發(fā)光二極管(LED)芯片是半導(dǎo)體照明的基礎(chǔ)，由于GaN 與空氣的折射率相差較大，光在GaN--空氣界面處極易發(fā)生全內(nèi)反射，導(dǎo)致正面發(fā)光的 LED出光效率較低。提高GaN基發(fā)光二極管芯片出光效率的方法主要有金屬反射層， 全方向反射鏡，圖形化襯底，光子晶體，P"GaN表面絨面處理，倒裝等。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種簡單易行的增強(qiáng)功率型GaN基發(fā)光二極管芯片出光效 率的芯片結(jié)構(gòu)，克服p-GaN與空氣界面對光的全內(nèi)反射，增強(qiáng)光從芯片背面的出射幾率。
為解決上述技術(shù)問題，本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種功率型氮化鎵基發(fā)光二極管芯片，包括藍(lán)寶石襯底、依次制作在其正面的N型 氮化鎵層、多量子阱、P型氮化鎵層，其特征在于，所述藍(lán)寶石襯底的背面刻有削頂?shù)?周期性三角倒金字塔微結(jié)構(gòu)；P型氮化鎵層的表面腐蝕有具有六角倒金字塔凹陷的微小 絨面，并制作有5~50nm Ni/Au接觸電極和600~2000nm Ag反射金屬，在Ag反射金屬層 上制作有Ni/Au P型電極；在N型氮化鎵層上制作有Ti/Al/Ni/Au N型電極。
本實用新型的功率型氮化鎵基發(fā)光二極管芯片，周期性三角倒金字塔結(jié)構(gòu)的周期最 好在10 14um之間，間隙最好在4 6"m之間，凹陷深度最好在l~2y m之間。P型電 極可以是Ni/Au P型電極。N型電極可以是Ti/Al/Ni/Au N型電極。
本實用新型的有益效果是針對提高功率型GaN基發(fā)光二極管出光效率的要求，采用 濕法腐蝕工藝獲得具有周期性微結(jié)構(gòu)的藍(lán)寶石襯底，該結(jié)構(gòu)對于增大出光面面積具有顯 著效果，同時這種凸凹起伏的表面結(jié)構(gòu)改變了光在藍(lán)寶石/空氣界面處的傳播方向，光子 逸出器件的幾率提高，從而使光輸出效率有所提高。另一方面，以濕法選擇性腐蝕形成 p-GaN絨面，其上再蒸發(fā)淀積Ni/Au透明接觸電極和Ag反射金屬，在增大P型接觸面積、 減小接觸電阻的同時，使得由有源層產(chǎn)生的射向p-GaN的光能夠最大限度的反射回器件 并重新射向藍(lán)寶石出光面，從另一方面增強(qiáng)出光效率。


圖1為一種出光效率增強(qiáng)的功率型GaN基發(fā)光二極管芯片的結(jié)構(gòu)圖2為芯片出光面——藍(lán)寶石襯底的細(xì)部示意圖3為芯片反光面——p-GaN i:表面的細(xì)部示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)一步說明
本實用新型的一種出光效率增強(qiáng)的功率型氮化鎵基發(fā)光二極管芯片，包括芯片正面
的p-GaN六角形倒金字塔絨面、Ni/Au透明接觸電極、高反射率金屬Ag三層薄膜共同構(gòu) 成的反射鏡，芯片背面藍(lán)寶石襯底光刻、濕法腐蝕形成的具有周期排列的三角形倒金字 塔結(jié)構(gòu)的光出射面。
本實用新型以p-GaN倒金字塔結(jié)構(gòu)、Ni/Au透明接觸電極以及高反射率金屬Ag三層 薄膜共同組成功率型GaN基發(fā)光二極管芯片上表面的反射鏡，使向上發(fā)射的光向背面反 射；采用由濕法選擇性刻蝕形成周期性微結(jié)構(gòu)的藍(lán)寶石襯底作光的出射面，增強(qiáng)光從功 率型GaN基發(fā)光二極管芯片背面出射的幾率。功率型GaN基發(fā)光二極管芯片的結(jié)構(gòu)圖見 圖1，由光刻、濕法選擇性刻蝕形成的具有削頂?shù)娜堑菇鹱炙椭芷谛晕⒔Y(jié)構(gòu)的藍(lán)寶石 襯底細(xì)部示意圖見圖2，由無掩模版選擇性濕法刻蝕形成的具有削頂?shù)牧堑菇鹱炙q面 的p-GaN表面的細(xì)部示意圖見圖3。
本實用新型的功率型GaN基發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)包括①藍(lán)寶石襯底(Sapphire)， ②N型氮化鎵(n-GaN)，③多量子阱(MQW)，④P型氮化鎵(p-GaN)，⑤Ni/Au 透明金屬(Ni/Au),⑥Ag反射金屬(Ag)，⑦Ni/AuP型電極(Ni/Au)，⑧Ti/Al/Ni/Au N型電極(Ti/Al/Ni/Au)。藍(lán)寶石襯底通過光刻、濕法選擇性刻蝕，形成周期性倒金字 塔結(jié)構(gòu)，U)為倒金字塔的三個側(cè)面，(2)為三角倒金字塔的底面。P型氮化鎵表面經(jīng)濕法 腐蝕形成具有六角倒金字塔凹陷的絨面，(3)為倒金字塔的六個側(cè)面，(4)為六角倒金字塔 的底面。
藍(lán)寶石采用濃H2S04和濃H3P04的混合溶液濕法腐蝕，形成的周期性三角倒金字塔 結(jié)構(gòu)的周期為10-14um，間隙卜6um，凹陷深度l 2Pm。以這種具有凸凹結(jié)構(gòu)的藍(lán)寶 石襯底面作光的出射面，可以增大出光面積，同時改變部分光的傳播方向增大光出射角。
p-GaN無需光刻直接用KOH基溶液濕法腐蝕，形成六角的倒金字塔形緘面，清洗后 蒸發(fā)5~50nm的Ni/Au透明接觸層(TCL)、蒸發(fā)或淀積600~2000nm的Ag反射金屬。 p-GaN絨面、Ni/Au TCL， Ag三層薄膜共同組成反射鏡，將射向P型GaN的光反射回器 件并最終由藍(lán)寶石襯底發(fā)出。
權(quán)利要求1.一種功率型氮化鎵基發(fā)光二極管芯片，包括藍(lán)寶石襯底、依次制作在其正面的N型氮化鎵層、多量子阱、P型氮化鎵層，其特征在于，所述藍(lán)寶石襯底的背面刻有削頂?shù)闹芷谛匀堑菇鹱炙⒔Y(jié)構(gòu)；P型氮化鎵層的表面腐蝕有具有六角倒金字塔凹陷的微小絨面，并制作有5～50nm Ni/Au接觸電極和600～2000nm Ag反射金屬，在Ag反射金屬層上制作有Ni/Au P型電極；在N型氮化鎵層上制作有Ti/Al/Ni/Au N型電極。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率型氮化鎵基發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述周期性三 角倒金字塔結(jié)構(gòu)的周期為10-14Pm，間隙4-6um，凹陷深度l-2um。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率型氮化鎵基發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述P型電 極為Ni/AuP型電極。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率型氮化鎵基發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述N型電 極為Ti/Al/Ni/AuN型電極。
專利摘要本實用新型屬于半導(dǎo)體芯片結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種功率型氮化鎵基發(fā)光二極管芯片，包括藍(lán)寶石襯底、依次制作在其正面的N型氮化鎵層、多量子阱、P型氮化鎵層，其特征在于，所述藍(lán)寶石襯底的背面刻有削頂?shù)闹芷谛匀堑菇鹱炙⒔Y(jié)構(gòu)；P型氮化鎵層的表面腐蝕有具有六角倒金字塔凹陷的微小絨面，并制作有5～50nm接觸電極Ni/Au和600～2000nm反射金屬Ag，在Ag反射金屬上制作有Ni/Au P型電極；在N型氮化鎵層上制作有Ti/Al/Ni/Au N型電極。本實用新型克服了p-GaN與空氣界面對光的全內(nèi)反射，增強(qiáng)光從芯片背面的出射幾率。
文檔編號H01L33/00GK201060874SQ20072009631
公開日2008年5月14日 申請日期2007年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月12日
發(fā)明者劉宏偉, 李曉云, 李艷玲, 牛萍娟, 王小麗 申請人:天津工業(yè)大學(xué)