CN101789477A - 全侧壁锯齿状粗化发光二极管芯片的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及LED芯片技术领域，公开了一种全侧壁锯齿状粗化发光二极管芯片的制备方法。该方法基于传统LED工艺流程，在不增加任何工艺步骤的基础上，通过合理的版图设计，实现LED芯片全侧壁粗化。在不增加任何生产成本的前提下，能有效提高LED的发光效率。本发明可通过常规LED工艺流程予以实现：首先对GaN外延片进行台面刻蚀，形成侧壁锯齿状粗化的GaN台面和N型GaN沟槽，其中GaN台面包括P型GaN、量子阱和N型GaN，在P型GaN表面制备侧壁锯齿状粗化的透明导电薄膜，然后在导电薄膜上制备P型电极，在沟槽内制备N型电极。
Description
技术领域
本发明涉及LED芯片技术领域，尤其是涉及一种全侧壁锯齿状粗化发光二极管(LED)芯片的制备方法。
背景技术
LED作为照明光源具有节能(当LED的效率达到150lm/W时，同等亮度下能耗约为白炽灯的1/10)、长寿命(约10万小时)、体积小、低电压、易控制、环保等优点。LED光源的这些优点，将引发照明产业技术和应用的革命，如同半导体晶体管替代电子管一样，在若干年后，LED作为新光源的固态照明灯，将有机会逐渐取代传统的照明灯而进入每一个角落。
但是，由于GaN的折射率与空气的折射率相差很大，仅有一部分光可以从器件内部发射出来，导致LED的发光效率较低，因此，采用各种方法来提高LED发光效率成为一个研究的热点问题。目前，很多研究集中在采用各种技术，例如粗化技术和全反射技术等，来提高LED芯片的正面出光，通过增加LED芯片侧面出光来提高LED发光效率尚未引起足够重视。上海蓝光科技有限公司在公开号为CN101494273A的专利中提出了一种采用湿法腐蚀工艺进行LED侧壁粗化，提高LED发光效率的方法，但缺点是与传统的LED工艺相比，引入了额外的工艺，并且这种工艺并没有对LED芯片整个侧壁进行粗化，即仅对N-GaN、量子阱、P-GaN侧壁进行了粗化，未对ITO层侧壁进行粗化。
2004年3月的IEEE光子科技杂志第16卷第3期(IEEE PHOTONICSTECHNOLOGY LETTERS.VOL.16.NO.3.MARCH 1.2004)上，由C.S.Chang，S.J.Chang，Y.K.Su，Senior Member，IEEE，C.T.Lee，Senior Member，IEEE，Y.C.Lin，W.C.Lai，S.C.Shei，J.C.Ke，and H.M.Lo所著的Nitride-Based LEDs With Textured Side Walls(侧壁粗化的氮化物基发光二极管)中，报道了一种制备具有半圆形侧壁粗化的LED，其光功率与传统LED相比提高了10％左右，然而，文献中也未对ITO层侧壁进行粗化，此外，根据公开号为CN101447545A专利的报道，三角形比矩形和半圆形更有利于出光，本发明提出了一种基于传统LED工艺流程，在不增加任何工艺步骤的基础上，通过合理的版图设计，实现LED芯片全侧壁锯齿状粗化(包括N型GaN、量子阱、P型GaN和ITO侧壁)的方法。在不增加任何生产成本的前提下，能有效提高LED的发光效率。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的主要目的在于提供一种全侧壁锯齿状粗化发光二极管芯片的制备方法，以提高LED的发光效率。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种全侧壁锯齿状粗化发光二极管芯片的制备方法，该方法包括：
首先对GaN外延片进行台面刻蚀，形成侧壁锯齿状粗化的GaN台面和N型GaN沟槽，其中GaN台面包括P型GaN、量子阱和N型GaN，然后在P型GaN表面形成侧壁锯齿状粗化的透明导电薄膜，再在透明导电薄膜上制备P型电极，在沟槽内制备N型电极，使LED芯片的所有侧壁均被粗化。
上述方案中，LED芯片的形状为正方形、矩形、三角形或平行四边形。
上述方案中，LED芯片侧壁粗化形状为三角形、矩形、正方形或梯形。
上述方案中，LED芯片的所有侧壁包括N型GaN、量子阱、P型GaN和透明导电薄膜。
(三)有益效果
本发明提供的这种全侧壁锯齿状粗化发光二极管芯片的制备方法，基于传统LED工艺流程，在不增加任何工艺步骤的基础上，通过合理的版图设计，实现LED芯片全侧壁粗化(包括N型GaN、量子阱、P型GaN和ITO侧壁)，在不增加任何生产成本的前提下，能有效提高LED的发光效率。
附图说明
图1为本发明实施例的全侧壁锯齿状粗化LED芯片的制备流程示意图；其中：
图1a为通过刻蚀形成侧壁锯齿状粗化的GaN台面(包括P型GaN、量子阱、N型GaN)和N型GaN沟槽；
图1b为在P型GaN台面上形成一层侧壁锯齿状粗化的透明导电薄膜；
图1c为分别在透明导电薄膜和N型GaN沟槽内制备LED的P电极和N电极。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
图1为本发明提出的全侧壁锯齿状粗化LED芯片制备流程示意图。主要包括以下工艺步骤：
步骤1：形成侧壁锯齿状粗化的GaN台面。
如图1a所示，首先对常规LED台面刻蚀光刻版进行修改，将台面刻蚀光刻版边缘变为锯齿状粗化。然后，通过依次刻蚀GaN外延片的P型GaN、量子阱和N型GaN，形成GaN台面和N型GaN沟槽，其中，GaN台面(包括P型GaN、量子阱、N型GaN)的侧壁，均被锯齿状粗化。
步骤2：形成侧壁锯齿状粗化的透明导电薄膜。
如图1b所示，首先对常规LED透明导电膜光刻版进行修改，将透明导电膜光刻版边缘变为锯齿状粗化。淀积透明导电膜，然后通过腐蚀制备出侧壁被锯齿状粗化的透明导电膜。
步骤3：制备LED的P、N电极。
如图1c所示，其版图和工艺制备步骤与常规的LED一样。
本发明最大的特点是，与常规制备LED的工艺流程相比，在不增加任何工艺步骤的基础上，通过合理的版图设计，实现了LED芯片全侧壁锯齿状粗化(包括N型GaN、量子阱、P型GaN和ITO侧壁)，能有效提高LED的发光效率。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种全侧壁锯齿状粗化发光二极管芯片的制备方法，其特征在于，该方法包括：
首先对GaN外延片进行台面刻蚀，形成侧壁锯齿状粗化的GaN台面和N型GaN沟槽，其中GaN台面包括P型GaN、量子阱和N型GaN，然后在P型GaN表面形成侧壁锯齿状粗化的透明导电薄膜，再在透明导电薄膜上制备P型电极，在沟槽内制备N型电极，使LED芯片的所有侧壁均被粗化。
2.如权利要求1所述的全侧壁锯齿状粗化发光二极管芯片的制备方法，其特征在于：LED芯片的形状为正方形、矩形、三角形或平行四边形。
3.如权利要求1所述的全侧壁锯齿状粗化发光二极管芯片的制备方法，其特征在于：LED芯片侧壁粗化形状为三角形、矩形、正方形或梯形。
4.如权利要求1所述的全侧壁锯齿状粗化发光二极管芯片的制备方法，其特征在于：LED芯片的所有侧壁包括N型GaN、量子阱、P型GaN和透明导电薄膜。
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