高亮度正裝led晶片的製作方法
2023-10-07 10:51:24
專利名稱：：高亮度正裝led晶片的製作方法
技術領域：
：本發明屬於半導體照明
技術領域：
，涉及一種製作LED晶片的方法。
背景技術：
：LED晶片的出光效率在於外量子效率和內量子效率，其中外量子效率大小等於內量子效率與光的逃逸率之積，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、襯底對光的吸收、光出射過程中各個界面由於全反射造成的損失等等。對於後者，是因為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。出射角的光就產生全了反射，反射回來，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工藝簡單、成本低、適用於工業化生產、可提高外量子效率的高亮度正裝LED晶片的製作方法。本發明採用以下技術方案來解決上述技術問題一種高亮度正裝LED晶片的製作方法，包括以下步驟(1)、在藍寶石襯底上生長外延片；(2)、在外延片上沉積Si02薄膜；(3)、以Si02薄膜作掩膜，利用光刻技術光刻出晶片的N區圖形；(4)、用腐蝕溶液清洗未受光刻膠保護的Si02;(5)、用剝離液清洗去除光刻膠；(6)、用ICP刻蝕N面臺階和晶片尺寸的劃道，露出n-GaN臺面；(7)、ICP幹法刻蝕粗化n-GaN表面，粗化後，n-GaN表面的粗化度為300—500nm;(8)、在外延片表面蒸鍍沉積銦錫氧化物薄膜；(9)、蒸鍍以Cr/Ni/Au為金屬組合的P-N電極。所述ICP幹法刻蝕粗化n-GaN表面步驟具體為利用ICP刻蝕機對n-GaN表面進行刻蝕，其中刻蝕條件為RF射頻電源頻率為13.56MHz;RF射頻功率為150-300W;ICP輔助射頻電源頻率為13.56MHz;ICP輔助射頻電源功率為500-1500W;腔體壓力為2-10mTorr;氯氣流量為5-30sccm;氬氣流量為5-20sccm;工藝時間為5-15min。ICP幹法刻蝕粗化n-GaN表面步驟優選為利用ICP刻蝕機對n-GaN表面進行刻蝕，其中刻蝕條件為RF射頻電源頻率為13.56MHz;RF射頻功率為150-250W;ICP輔助射頻電源頻率為13.56MHz;ICP輔助射頻電源功率為500-1200W;腔體壓力為2-7mTorr;氯氣流量為5-20sccm;氬氣流量為5-15sccm;工藝時間為5-10min。本發明ICP幹法刻蝕技術對n-GaN表面進行粗化，由於採用特殊的刻蝕工藝條件，粗化後，n-GaN表面粗化度為300500nm，在n-GaN表面形成很多金字塔形的微觀結構，光線可在金字塔結構中經過多次反射後出光，通過增加光從n-GaN折射到空氣中的機率，從而提高LED器件的外量子效率。本發明的粗化n-GaN的方法可用在正裝LED晶片的製備工藝中，其工藝簡單、成本低、適用於工業化生產。圖1是本發明實施例1結構示意圖。具體實施例方式實施例1，如圖1所示為正裝高亮度LED晶片，從下向上依次包括藍寶石襯底1、GaN緩衝層2、n型GaN層3、InGaN/GaN多量子阱(MQws)有源層4、P型GaN層5、p型歐姆接觸透明電極6、P型歐姆接觸金屬電極7、n型歐姆接觸金屬電極8。上述正裝高亮度正裝LED晶片的製作方法，包括以下步驟(1)在藍寶石襯底上，運用金屬有機物化學氣相澱積機(MOCVD)外延生長GaN基的LED結構外延片；(2)用等離子體增強化學氣相澱積機(PECVD)在外延片上沉積Si02薄膜；(3)用Si02薄膜作為掩膜，利用ICP幹法刻蝕技術在外延片上光刻出晶片的N區圖形；(4)用腐蝕溶液(40%N4HF:40%HF:1120體積比為3:1:1)清洗未受光刻膠保護的Si02;(5)用剝離液清洗光刻膠；(6)用ICP刻蝕N面臺階和晶片尺寸的劃道，露出N-GaN臺面；(7)利用ICP刻蝕機對n-GaN表面進行刻蝕，其中刻蝕條件為RF射頻電源頻率為13.56MHz;RF射頻功率為300W;ICP輔助射頻電源頻率為13.56MHz;ICP輔助射頻電源功率為500W;腔體壓力為2mTorr;氯氣流量為5sccm;氬氣流量為20sccm;工藝時間為10min。(8)用電子束蒸發設備在外延表面沉積厚度為300nm的銦錫氧化物(ITO)薄膜；(9)蒸鍍以Cr/Ni/Au為金屬組合的P-N電極。其中剝離液的主要成分是乙醇氨，型號是SN—01型，剝離液生產廠家是江陰市江化微電子材料有限公司。實施例2，正裝高亮度正裝LED晶片的製作方法，包括以下步驟(1)在藍寶石襯底上，運用金屬有機物化學氣相澱積機(MOCVD)外延生長GaN基的LED結構外延片；(2)用等離子體增強化學氣相澱積機(PECVD)在外延片上沉積Si02薄膜；(3)用SK)2薄膜作為掩膜，利用ICP幹法刻蝕技術在外延片上光刻出晶片的N區圖形；(4)用腐蝕溶液(40%N4HF:40%HF:1120體積比為3:1:1)清洗未受光刻膠保護的Si02;(5)用剝離液清洗光刻膠；(6)用ICP刻蝕N面臺階和晶片尺寸的劃道，露出N-GaN臺面；(7)利用ICP刻蝕機對n-GaN表面進行刻蝕，其中刻蝕條件為RF射頻電源頻率為13.56MHz;RF射頻功率為250W;ICP輔助射頻電源頻率為13.56MHz;ICP輔助射頻電源功率為1200W;腔體壓力為7mTorr;氯氣流量為20sccm;氬氣流量為15sccm;工藝時間為5min。(8)用電子束蒸發設備在外延表面沉積厚度為300nm的銦錫氧化物(ITO)薄膜；(9)蒸鍍以Cr/Ni/Au為金屬組合的P-N電極。實施例3，正裝高亮度正裝LED晶片的製作方法，包括以下步驟(1)在藍寶石襯底上，運用金屬有機物化學氣相澱積機(MOCVD)外延生長GaN基的LED結構外延片；(2)用等離子體增強化學氣相澱積機(PECVD)在外延片上沉積Si02薄膜；(3)用Si02薄膜作為掩膜，利用ICP幹法刻蝕技術在外延片上光刻出晶片的N區圖形；(4)用腐蝕溶液(40%N4HF:40%HF:&0體積比為3:1:1)清洗未受光刻膠保護的Si02;(5)用剝離液清洗光刻膠；(6)用ICP刻蝕N面臺階和晶片尺寸的劃道，露出N-GaN臺面；(7)利用ICP刻蝕機對n-GaN表面進行刻蝕，其中刻蝕條件為RF射頻電源頻率為13.56MHz;RF射頻功率為150W;ICP輔助射頻電源頻率為13.56MHz;ICP輔助射頻電源功率為1500W;腔體壓力為lOmTorr;氯氣流量為30sccm;氬氣流量為5sccm;工藝時間為15min。(8)用電子束蒸發設備在外延表面沉積厚度為300nm的銦錫氧化物(ITO)薄膜；(9)蒸鍍以Cr/Ni/Au為金屬組合的P-N電極。本發明的高亮度LED晶片與傳統的LED晶片測試測試儀器亮度、電壓、波長的檢測採用臺灣旺矽科技股份有限公司生產的點測機，型號為LEDA-8S，測試條件正向20mA的電流。粗化後的高亮度LED晶片與未粗化的LED晶片測試結果對比表:tableseeoriginaldocumentpage7tableseeoriginaldocumentpage8從以上數據可知，粗化與未粗化的LED晶片波長相同，粗化後在一些數據中，電壓指標稍有降低，漏電指標稍有增加，但還完全符合晶片生產的質量標準，而通過對n-GaN粗化，使晶片的亮度提升有大幅提高，亮度提高在30%50%。權利要求1、一種高亮度正裝LED晶片的製作方法，包括以下步驟(1)、在藍寶石襯底上生長外延片；(2)、在外延片上沉積SiO2薄膜；(3)、以SiO2薄膜作掩膜，利用光刻技術光刻出晶片的N區圖形；(4)、用腐蝕溶液清洗未受光刻膠保護的SiO2；(5)、用剝離液清洗去除光刻膠；(6)用ICP刻蝕N面臺階和晶片尺寸的劃道，露出n-GaN臺面；(7)、在外延片表面蒸鍍沉積銦錫氧化物薄膜；(8)、蒸鍍以Cr/Ni/Au為金屬組合的P-N電極；其特徵在於，在步驟(6)與(7)之間增加ICP幹法刻蝕粗化n-GaN表面步驟，粗化後，n-GaN表面的粗化度為300—500nm。2、如權利要求1所述的高亮度正裝LED晶片的製作方法，其特徵在於，所述ICP幹法刻蝕粗化n-GaN表面步驟為利用ICP刻蝕機對n-GaN表面進行刻蝕，其中刻蝕條件為RF射頻電源頻率為13.56MHz;RF射頻功率為150-300W;ICP輔助射頻電源頻率為13.56MHz;ICP輔助射頻電源功率為500-1500W;腔體壓力為2-10mTorr;氯氣流量為5-30sccm;氬氣流量為5-20sccm;工藝時間為5-15min。3、如權利要求2所述的高亮度正裝LED晶片的製作方法，其特徵在於，所述ICP幹法刻蝕粗化n-GaN表面歩驟為利用ICP刻蝕機對n-GaN表面進行刻蝕，其中刻蝕條件為RF射頻電源頻率為13.56MHz;RF射頻功率為150-250W;ICP輔助射頻電源頻率為13.56MHz;ICP輔助射頻電源功率為500-1200W;腔體壓力為2-7mTorr;氯氣流量為5-20sccm;氬氣流量為5-15sccm;工藝時間為5-10min。全文摘要本發明公開了高亮度正裝LED晶片的製作方法，包括以下步驟藍寶石襯底上生長外延片；在外延片上沉積SiO2薄膜；以SiO2薄膜作掩膜，光刻出晶片的N區圖形；用腐蝕溶液清洗未受光刻膠保護的SiO2；用剝離液清洗去除光刻膠；刻蝕N面臺階和晶片尺寸的劃道，露出N-GaN臺面；ICP幹法刻蝕粗化N-GAN表面；外延片表面蒸鍍沉積銦錫氧化物薄膜；蒸鍍以Cr/Ni/Au為金屬組合的P-N電極。本發明通過增加光從n-GaN折射到空氣中的機率，提高LED器件的外量子效率。本發明可用在正裝LED晶片的製備工藝中，其工藝簡單、成本低、適用於工業化生產，能大大提高外量子效率。文檔編號H01L33/00GK101471405SQ200710186130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日發明者翁沛喜申請人:深圳市方大國科光電技術有限公司