一種高提取外量子效率的led芯片制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及發(fā)光二極管的制造方法技術領域，具體為一種高提取外量子效率的 LED芯片制造方法。
【背景技術】
[0002] LED因具有色純度高、響應速度快、體積小、可靠性好、壽命長、環(huán)保等優(yōu)點，無疑成 為最受重視的光源技術。一般采用藍寶石襯底的外延片來制備高亮GaN基LED，如何提高及 發(fā)光效率是一直以來的研宄重點。
[0003]LED的發(fā)光效率主要有三方面因素：器件的內(nèi)量子效率、載流子注入效率和光出 射效率。目前，對GaN基LED的器件而言，通過改善量子阱、異質結構載流子限制效應以及 量子限制斯塔克效應和提高空穴的注入和降低電子的泄漏已將內(nèi)量子效率、載流子注入效 率已達較高水平，而相對前兩者其光出射效率受制于全反射，僅有極少部分光可逃逸。所以 如何提高LED光出射效率，成為LED芯片制備亟需解決的突出問題。
[0004] 針對光出射效率低的解決途徑，目前國內(nèi)外采取的主要技術途徑有一下幾點：1、 生長分布布拉格反射層（DBR/ODR)結構，；2、芯片倒裝技術；3、光子晶體技術；4、設計合理 的電極結構；5、表面粗化技術。其中表面粗化技術是目前被普遍看好的技術。在目前已提 出的表面粗化方法中，雖有不同程度的提高了LED亮度，然而這些方法存在對設備要求高、 過程不受控以及芯片其他電性異常等缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所解決的技術問題在于提供一種高提取外量子效率的LED芯片制造方法， 以解決上述【背景技術】中的問題。
[0006] 本發(fā)明所解決的技術問題采用以下技術方案來實現(xiàn)：一種高提取外量子效率的 LED芯片制造方法，包括以下步驟：
[0007] 步驟（1):在圖形化襯底上一次生長GaN層、N-GaN層、量子阱層、P-GaN層、沉積 ITO層；
[0008] 步驟（2):在P-GaN或ITO表面懸圖一層光阻液；
[0009] 步驟（3):對光阻液進行圖形曝光、顯影、烘烤等黃光工藝或采用納米壓印的方式 制備圖形；
[0010] 步驟（4):選用ICP或濕法蝕刻方法對其進行圖形轉移至外延片或ITO層。
[0011] 所述步驟（1)中圖形化襯底材質包括藍寶石、硅、碳化硅。
[0012] 所述步驟（2)中所述光阻液為正光阻，如AZ-510、AZ-601或適合于納米壓印光阻。
[0013] 所述步驟（3)中所述圖形其尺寸為納微米級，其圖形可為圓形、矩形或菱形，其圖 形周期為500nm-10um,其圖形尺寸為100nm-2um〇
[0014] 所述步驟⑷中所述ICP圖形轉移對P-GaN時，在ICP過程中選用Cl2、BCl3、Ar作 為刻蝕氣體，其流量分別為：(：12為30-100sccm、BCl3為10-30sccm、Ar為10-20sccm;其上 下電極功率分別為50-300W、10-100W;刻蝕時間為10s-5min。
[0015] 所述步驟（4)中所述ICP圖形轉移對ITO時，在ICP過程中選用Cl2、BC13、Ar作 為刻蝕氣體，其流量分別為：(：12為50-150sccm、BCl3為10-30sccm、Ar為0-20sccm;其上下 電極功率分別為100-450W、20-100W;刻蝕時間為5-10min。
[0016] 所述步驟⑷中所述濕法轉移對ITO層時，其濕法藥液為ITO蝕刻液，溫度為 30°C-60°C，蝕刻時間為 10s-5min。
[0017] 所述步驟4中ICP圖形轉移至ITO/P-GaN，其刻蝕深度別為：0彡ITO<ITO設定 厚度；〇彡P-GaN彡P-GaN生長厚度。
[0018] 與已公開技術相比，本發(fā)明存在以下優(yōu)點：本發(fā)明將通過在P-GaN層或在ITO層進 行開微孔，一方面破壞光在經(jīng)過P-GaN層、空氣界面時發(fā)生反射現(xiàn)象；另一方面 降低P-GaN層、ITO的光吸收，有效增加了光出射的機率，提高發(fā)光效率。本發(fā)明方法通過 現(xiàn)有的技術易實現(xiàn)、過程受控、便于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0019] 圖1為常規(guī)芯片結構。
[0020] 圖2為P-GaN開微孔結構。
[0021] 圖3為ITO開微孔結構。
[0022] 圖4為P-GaN及ITO開微孔結構。
[0023] 圖中：1、P金屬電極，2、鈍化層，3、IT0層，4、P-GaN層，5、量子阱層，6、N-GaN層，7、 襯底，8、GaN緩沖層，9、N金屬電極。
【具體實施方式】
[0024] 為了使本發(fā)明的技術手段、創(chuàng)作特征、工作流程、使用方法達成目的與功效易于明 白了解，下面將結合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述， 顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的 實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都 屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0025] 實施例1
[0026] 通過開P-GaN微孔提高LED芯片外量子效率
[0027] (1)外延生長：采用MOCVD在藍寶石襯底上進行外延層結構生長；
[0028] (2)P-GaN微孔制備：采用ICP刻蝕的方法將制備的微孔圖形轉移至外延P-GaN 層，其微孔為直徑為1微米、周期為3的圓孔，采用AZ-510光刻膠，步進式曝光機進行圖形 制備；其刻蝕上電極功率選用300W，下電極功率選用60W，刻蝕氣體及流量分別為：(：12為 60sccm、BCl3S20sccm、Ar為5sccm，刻蝕時間為45s，將微孔刻蝕后外延片進行去光阻清 洗。
[0029] (3)圖形制備：將微孔制備后的外延進行光阻圖形制備，并采用ICP刻蝕的方法轉 移至外延結構，其圖形深度至N-GaN層，刻蝕深度約為I.lum，其光刻圖形依據(jù)版型要求進 行制備。
[0030] (4)ITO薄膜沉積：將上述處理后外延進行清洗，采用E-Gun/濺射方式沉積ITO薄 膜，沉積厚度為60nm，其圖形制程同正常LED結構制備方法。
[0031] (5)進行P/N電極制備，將上述制備完成的外延片，進行常規(guī)電極制備，其電極結 構及厚度為：Cr-2〇A/,M-2000A./Ti-80〇A/Au- 12000八。
[0032] (6)鈍化層制備：采用PECVD進行5丨02沉積，將電極上SiO2通過化學腐蝕的方法 去除，該工序同正常結構工藝，SiO2厚度為80nm。
[0033] 實施例2
[0034] 通過開ITO微孔提高LED芯片外量子效率
[0035] (1)外延生長：采用MOCVD在藍寶石襯底上進行外延層結構生長；
[0036] (2)圖形制備：將外延生長完成的外延片，進行光阻圖形制備，并采用ICP刻蝕的 方法轉移至外延結構，其圖形深度至N-GaN層，刻蝕深度約為I.lum，其光刻圖形依據(jù)版型 要求進行制備。
[0037] (3)ITO薄膜沉積：將上述處理后外延進行清洗，采用E-Gun/濺射方式沉積ITO薄 膜，沉積厚度為60nm。
[0038] (4)ITO微孔制備：采用ICP刻蝕（蝕刻）的方法將制備的微孔圖形轉移至ITO層， 其微孔為直徑為1微米、周期為3的圓孔，采用AZ-510光刻膠，步進式曝光機進行圖形制 備；其ICP刻蝕：上電極功率選用400W，下電極功率選用80W，刻蝕氣體及流量分別為：C12 為30sccm、BC13為40sccm、Ar為lOsccm，刻蝕時間為2min，蝕刻：米用ITO蝕刻液，48°C， 蝕刻30S，將微孔刻蝕后外延片進行去光阻清洗。
[0039] (5) ITO圖形制備：其圖形制程同正常LED結構制備方法。
[0040] (6)進行P/N電極制備，將上述制備完成的外延片，進行常規(guī)電極制備，其電極結 構及厚度為：Cr-2〇A/A卜 2000A/TI: -800A/AU-12000A。
[0041] (7)鈍化層制備：采用PECVD進行5丨02沉積，將電極上SiO2通過化學腐蝕的方法 去除，該工序同正常結構工藝，SiO2厚度為80nm。
[0042] 以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術 人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本 發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變 化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明的要求保護范圍由所附的權利要求書及 其等效物界定。
【主權項】
1. 一種高提取外量子效率的LED芯片制造方法，其特征在于：包括以下步驟： 步驟（1):在圖形化襯底上一次生長GaN層、N-GaN層、量子阱層、P-GaN層、沉積ITO 層； 步驟（2):在P-GaN或ITO表面懸圖一層光阻液； 步驟（3):對光阻液進行圖形曝光、顯影、烘烤等黃光工藝或采用納米壓印的方式制備 圖形； 步驟（4):選用ICP或濕法蝕刻方法對其進行圖形轉移至外延片或ITO層。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種高提取外量子效率的LED芯片制造方法，其特征在于： 所述步驟（1)中圖形化襯底材質包括藍寶石、硅、碳化硅。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種高提取外量子效率的LED芯片制造方法，其特征在于： 所述步驟（2)中所述光阻液為正光阻，如AZ-510、AZ-601或適合于納米壓印光阻。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種高提取外量子效率的LED芯片制造方法，其特征在于： 所述步驟（3)中所述圖形其尺寸為納微米級，其圖形可為圓形、矩形或菱形，其圖形周期為 500nm_IOum,其圖形尺寸為 100nm-2um。
5. 根據(jù)權利要求1所述的一種高提取外量子效率的LED芯片制造方法，其特征在于： 所述步驟⑷中所述ICP圖形轉移對P-GaN時，在ICP過程中選用Cl 2、BC13、Ar作為刻蝕 氣體，其流量分別為：(：12為30-100sccm、BCl 3為10-30sccm、Ar為10-20sccm ;其上下電極 功率分別為50-300W、10-100W ;刻蝕時間為10s-5min。
6. 根據(jù)權利要求1所述的一種高提取外量子效率的LED芯片制造方法，其特征在于： 所述步驟⑷中所述ICP圖形轉移對ITO時，在ICP過程中選用Cl 2、BC13、Ar作為刻蝕氣 體，其流量分別為：(：12為50-150sccm、BCl 3為10-30sccm、Ar為0-20sccm ;其上下電極功率 分別為 100-450W、20-100W ;刻蝕時間為 5-10min。
7. 根據(jù)權利要求1所述的一種高提取外量子效率的LED芯片制造方法，其特征在于： 所述步驟（4)中所述濕法轉移對ITO層時，其濕法藥液為ITO蝕刻液，溫度為30°C -60°C， 蝕刻時間為l〇s-5min。
8. 根據(jù)權利要求1所述的一種高提取外量子效率的LED芯片制造方法，其特征在于： 所述步驟4中ICP圖形轉移至ITO/P-GaN，其刻蝕深度別為：0彡ITO < ITO設定厚度； 0彡P-GaN彡P-GaN生長厚度。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種高提取外量子效率的LED芯片制造方法，包括以下步驟：步驟(1)：在圖形化襯底上一次生長GaN層、N-GaN層、量子阱層、P-GaN層、沉積ITO層；步驟(2)：在P-GaN或ITO表面懸圖一層光阻液；步驟(3)：對光阻液進行圖形曝光、顯影、烘烤等黃光工藝或采用納米壓印的方式制備圖形；步驟(4)：選用ICP或濕法蝕刻方法對其進行圖形轉移至外延片或ITO層。本發(fā)明將通過在P-GaN層或在ITO層進行開微孔，一方面破壞光在經(jīng)過P-GaN層、ITO、SiO2與空氣界面時發(fā)生反射現(xiàn)象；另一方面降低P-GaN層、ITO的光吸收，有效增加了光出射的機率，提高發(fā)光效率。本發(fā)明方法通過現(xiàn)有的技術易實現(xiàn)、過程受控、便于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
【IPC分類】H01L33-00
【公開號】CN104851946
【申請?zhí)枴緾N201510278444
【發(fā)明人】呂振興
【申請人】合肥彩虹藍光科技有限公司
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年5月27日