Led晶片及其製備方法
2023-10-07 10:50:54 1
專利名稱：：Led晶片及其製備方法
技術領域：
：本發明屬於晶片製作
技術領域：
，涉及一種製作高亮度LED晶片的方法。
背景技術：
：為了提高LED照明的發光強度，就是要提高LED光電轉換效率，LED的光電轉換效率包括兩部分內量子效率和外量子效率，內量子效率是指電子空穴對在LED結區複合產生光子的效率；外量子效率指將LED結區產生的光子引出LED後的總效率，當前，商業化LED的內量子效率已經接近100。/。，但是外量子效率僅有3—30%，這主要是由於光的逃逸低造成的，因此，外量子效率成為高亮度LED晶片的主要技術瓶頸。引起光逃逸的因素有晶格缺陷對光的吸收及襯底對光的吸收、光在出射過程中，在各個界面由於全反射造成的損失等等。目前，常用LED晶片在刻蝕後所有側面為向外傾斜的外倒角狀，如圖1所示，由於GaN和空氣的反射係數分別是2.5和1，因此在InGaN-GaN活性區產生的光能夠傳播出去的臨界角約為23°，大於23°出射角的光就在InGaN-GaN活性區外的倒角形傾斜側面上產生了全反射，反射回晶片，這大大限制了GaN基發光二極體的外量子效率。
發明內容本發明要解決的技術問題是提供一種外量子效率高的LED晶片。本發明進一步要解決的技術問題是提供一種工藝簡單、成本低、適用於工業化生產的製作LED晶片的方法。3本發明採用以下技術方案來解決上述技術問題一種LED晶片，ICP刻蝕後的晶片周圍所有側面向內傾斜，呈倒臺形。LED晶片的製備方法，包括以下步驟(1)、在藍寶石襯底上生長GaN基LED結構外延片；(2)、GaN外延片在氮氣氣氛中高溫退火；(3)、用溶劑將GaN外延片表面清洗乾淨；(4)、在GaN外延片上光刻出圖形；(5)、在光刻後的GaN外延片上蒸鍍Cr/Ni掩膜層；(6)、用溶劑將光刻膠去除乾淨；(7)、用ICP將外延片刻蝕到n-GaN層，並使刻蝕後的晶片周圍所有側面向內傾斜，呈倒臺形，其中ICP刻蝕條件為ICP功率為1500W-2000W、RF功率為20W-50W、腔體壓力為40-80mTorr、刻蝕氣體流量比Cl2:Cl3=36:1ICP刻蝕條件優選為ICP功率為1500W-1800W、RF功率為40W-50W、腔體壓力為60-80mTorr、刻蝕氣體流量比Cl2:Cl3=46:U本發明晶片刻蝕後的所有側面為向內傾斜的倒臺形，晶片的這種上大下小的倒臺形給光子提供更多出射的機會，出射角度在臨界角之外的光也可以通過晶片側面的多次折射，最後進入臨近角內，使器件獲得更多的出光。本發明採用了與常規ICP刻蝕不同的工藝條件，使刻蝕後的晶片側面向內傾斜，形成倒臺形，光線可以在向內傾斜的側面多次折射，提高了光線的外量子效率。圖1是現有技術LED晶片的電鏡SEM圖；圖2是本發明LED晶片的電鏡SEM圖。具體實施例方式實施例l，如圖2所示，刻蝕後的晶片側面向內傾斜，呈倒臺形，在側面形成了內倒角。LED晶片的製備方法-(1)、藍寶石襯底上運用MOCVD外延生長GaN基LED結構外延片；(2)、利用高溫退火爐將GaN外延片在N2氣氛中760。C下退火40分鐘，使其P型層得到激活；(3)、用丙酮、乙醇、剝離液、10%鹽酸、去離子水將GaN外延片表面清洗乾淨。(4)、通過勻膠、烘烤、曝光、顯影在GaN外延片上光刻出刻蝕晶片圖形。(5)、使用電子束蒸發臺(臺灣倍強公司E-600機臺)在光刻好的GaN外延片上上蒸鍍400nm的Cr/Ni掩膜層。(6)、用丙酮、乙醇、剝離液、去離子水將光刻膠去除乾淨。(7)、用ICP刻蝕GaN到n-GaN層，並使，刻蝕後的晶片側面向內傾斜，呈倒臺形，刻蝕條件ICP功率為1500W、RF功率為40W、腔體壓力為60mTorr、刻蝕工藝氣體流量比為Cl2:Cl3=4:1,其中剝離液的主要成分是乙醇氨，型號是SN—01型，生產廠家是江陰市江化微電子材料有限公司。實施例2，LED晶片的製備方法(1)、藍寶石襯底上運用MOCVD外延生長GaN基LED結構外延片；(2)、利用高溫退火爐將GaN外延片在N2氣氛中76(TC下退火40分鐘，使其P型層得到激活；(3)、用丙酮、乙醇、剝離液、20%鹽酸、去離子水將GaN外延片表面清洗乾淨。(4)、通過勻膠、烘烤、曝光、顯影在GaN外延片上光刻出刻蝕晶片圖形。(5)、使用電子束蒸發臺(臺灣倍強公司E-600機臺)在光刻好的GaN外延片上上蒸鍍350nm的Cr/Ni掩膜層。(6)、用丙酮、乙醇、剝離液、去離子水將光刻膠去除千淨。(7)、用ICP刻蝕GaN到n-GaN層，並使，刻蝕後的晶片側面向內傾斜，呈倒臺形，刻蝕條件ICP功率為1800W、RF功率為50W、腔體壓力為80mTorr、刻蝕工藝氣體流量比為Cl2:Cl3=3:1。實施例3，LED晶片的製備方法(1)、藍寶石襯底上運用MOCVD外延生長GaN基LED結構外延片；(2)、利用高溫退火爐將GaN外延片在N2氣氛中76(TC下退火40分鐘，使其P型層得到激活；(3)、用丙酮、乙醇、剝離液、30%鹽酸、去離子水將GaN外延片表面清洗乾淨。(4)、通過勻膠、烘烤、曝光、顯影在GaN外延片上光刻出刻蝕晶片圖形。(5)、使用電子束蒸發臺在光刻好的GaN外延片上上蒸鍍450nm的Cr/Ni掩膜層。(6)、用丙酮、乙醇、剝離液、去離子水將光刻膠去除乾淨。(7)、用ICP刻蝕GaN到n-GaN層，並使，刻蝕後的晶片側面向內傾斜，呈倒臺形，刻蝕條件ICP功率為2000W、RF功率為20W、腔體壓力為40mTorr、刻蝕工藝氣體流量比為Cl2:Cl3=6:10本發明亮度與標準晶片亮度對比結果取10片外延片作成標準晶片，IO片作成本發明倒臺形晶片，晶片的管芯尺寸為l"llmil(mil位英制長度單位)，正向通20mA電流，波長為458nm，測試結果中，標準晶片與本發明倒臺形晶片的電壓都在3.2-3.3v，漏電:0.01-0.02um，相差不大，而亮度差異很大，亮度變化對比如下表tableseeoriginaldocumentpage7從上表看，本發明晶片亮度相比標準晶片有2026%的提升。權利要求1、一種LED晶片，其特徵在於，ICP刻蝕後的晶片周圍所有側面向內傾斜，呈倒臺形。2、LED晶片的製備方法，包括以下步驟(1)、在藍寶石襯底上生長GaN基LED結構外延片；(2)、GaN外延片在氮氣氣氛中高溫退火；(3)、用溶劑將GaN外延片表面清洗乾淨；(4)、在GaN外延片上光刻出圖形；(5)、在光刻後的GaN外延片上蒸鍍Cr/Ni掩膜層；(6)、用溶劑將光刻膠去除乾淨；其特徵在於，接著用ICP將外延片刻蝕到n-GaN層，並使刻蝕後的晶片周圍所有側面向內傾斜，呈倒臺形，其中ICP刻蝕條件為ICP功率為1500W-2000W、RF功率為20W-50W、腔體壓力為40-80mTorr、刻蝕氣體流量比Cl2:Cl3=36:1,3、如權利要求2所述的LED晶片的製備方法，其特徵在於，ICP刻蝕條件為ICP功率為1500W-1800W、RF功率為40W-50W、腔體壓力為60-80mTorr、刻蝕氣體流量比Cl2:Cl3=46:1,全文摘要本發明公開一種LED晶片及其製備方法，ICP刻蝕後的晶片周圍一圈側面向內傾斜，呈倒臺形。LED晶片的製備方法包括以下步驟在藍寶石襯底上生長GaN基LED結構外延片；GaN外延片在N2氣氛高溫退火；用溶劑將GaN外延片表面清洗乾淨；在GaN外延片上光刻出圖形；在光刻後的GaN外延片上蒸鍍Cr/Ni掩膜層；用溶劑將光刻膠去除乾淨；接著用ICP將外延片刻蝕到n-GaN層，並使刻蝕後的晶片側面向內傾斜呈內倒臺形，其中ICP刻蝕條件為ICP功率為1500W-2000W、RF功率為20W-40W、腔體壓力為40-80mTorr、刻蝕氣體流量比Cl2∶Cl3＝3～6∶1。文檔編號H01L33/00GK101471406SQ20071018613公開日2009年7月1日申請日期2007年12月27日優先權日2007年12月27日發明者謝雪峰申請人:深圳市方大國科光電技術有限公司