CN105742441A - 具有钝化层粗化结构的GaN基LED芯片及其制备方法 - Google Patents
具有钝化层粗化结构的GaN基LED芯片及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105742441A CN105742441A CN201610115913.7A CN201610115913A CN105742441A CN 105742441 A CN105742441 A CN 105742441A CN 201610115913 A CN201610115913 A CN 201610115913A CN 105742441 A CN105742441 A CN 105742441A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- gan
- led chip
- type
- type gan
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 6
- 238000007788 roughening Methods 0.000 title abstract description 3
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims abstract description 38
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 41
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 27
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 18
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 14
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 13
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000011161 development Methods 0.000 claims description 12
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000001459 lithography Methods 0.000 claims description 9
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 claims description 9
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 8
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical group N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 7
- DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 5-(5-carboxythiophen-2-yl)thiophene-2-carboxylic acid Chemical compound S1C(C(=O)O)=CC=C1C1=CC=C(C(O)=O)S1 DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 5
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 4
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 claims description 4
- YPSXFMHXRZAGTG-UHFFFAOYSA-N 4-methoxy-2-[2-(5-methoxy-2-nitrosophenyl)ethyl]-1-nitrosobenzene Chemical compound COC1=CC=C(N=O)C(CCC=2C(=CC=C(OC)C=2)N=O)=C1 YPSXFMHXRZAGTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 3
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 claims description 3
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 claims description 3
- 238000010923 batch production Methods 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 90
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 76
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- MRNHPUHPBOKKQT-UHFFFAOYSA-N indium;tin;hydrate Chemical compound O.[In].[Sn] MRNHPUHPBOKKQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000004038 photonic crystal Substances 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- LDDQLRUQCUTJBB-UHFFFAOYSA-N ammonium fluoride Chemical group [NH4+].[F-] LDDQLRUQCUTJBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- MUJOIMFVNIBMKC-UHFFFAOYSA-N fludioxonil Chemical compound C=12OC(F)(F)OC2=CC=CC=1C1=CNC=C1C#N MUJOIMFVNIBMKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002345 surface coating layer Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
- H01L33/22—Roughened surfaces, e.g. at the interface between epitaxial layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
- H01L33/0066—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound
- H01L33/007—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound comprising nitride compounds
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
一种具有钝化层粗化结构的GaN基LED芯片及其制备方法，该芯片包括由下而上依次设置的n型GaN层、量子阱层和p型GaN层，p型GaN层上沉积有透明导电层，透明导电层和n型GaN层上均设置有金属电极，n型GaN层上设置有台面结构，透明导电层上表面设置有粗化钝化层；在p型GaN层的表面沉积透明导电层，对透明导电层退火处理，然后沉积钝化层薄膜，钝化层薄膜进行湿法腐蚀。本发明通过采取粗化的钝化层结构，使GaN基LED芯片有源区产生的光能够更多的被提取出来，提高了GaN LED芯片的外量子效率，也就提高了GaN LED芯片的亮度，同时制备过程没有增加额外的步骤，在成本没有提高的基础上提高了芯片亮度，适合批量化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种钝化层粗化的GaN基LED(发光二极管芯片)结构及其制备方法，属于LED结构技术领域。
背景技术
近年来，氮化镓基发光二极管发展迅猛，但其较低的外量子效率严重制约了发光二极管在半导体照明领域的广泛发展。通过对氮化镓基发光二极管的表面进行粗化，将那些满足全反射定律的光改变方向，使之在另一表面或者反射回原表面时不会被全反射而透过界面，从而提高了其出光效率。LED作为一种光源，衡量它的一个重要指标就是光电的转换效率，它是LED内量子效率与其提取效率的乘积。内量子效率与LED本身的特性诸如材料的能带、结构、缺陷、杂质及垒晶组成等有关，而提取效率是指LED内部产生的光子，经过元件本身的吸收、反射、折射后，在元件外部可以测量到的光子数目，主要与元件材料本身的吸收、元件的几何结构、元件与封装材料折射率的差及元件结构的散射特性等有关。目前高品质的LED的内量子效率已经达到90％以上，但是由于光提取效率非常低，以及半导体材料的吸收，被吸收的光能被转换为热能，致使晶片结温升高，由此又导致LED的色偏，寿命以及电光转换效率降低等不利影响。所以如何提高LED的外量子效率的关键在于如何让内部有源区发出的光辐射出来。这主要是因为GaN基的外延层材料、蓝宝石衬底材料与空气之间的折射率差较大，导致有源区产生的光在不同的折射率材料界面发生全反射而不能导出芯片。根据全反射定律，GaN材料的折射率大约在2.5，光与GaN材料直接发射到空气中的全反射角为23.58度，目前主流的GaNLED芯片都采用ITO透明导电层结构，ITO折射率大约为1.7，光ITO到空气中的全反射角为36.03度，仍然有大量的光无法由LED芯片内部发出。早期由于GaN晶体与生长衬底的晶格常数不匹配，使得GaN系列蓝绿光LED外延生长品质与GaAs系列红黄光LED相比相差甚远，直到日本日亚公司成功的将GaN蓝绿光LED结构生长于(0001)蓝宝石衬底上，使得人类拥有全彩LED的梦想得以实现。相对于Si、SiC等其它衬底，蓝宝石衬底有稳定性高、技术成熟、机械强度高、性价比高等优点，因此使用蓝宝石衬底仍然是现在发光二极管产业的主流。
通常情况下，表面结构的形状及研究大致分两个方面:一是光子晶体，二是表面粗化。实际上可以通过氮化镓基发光二极管的二氧化硅层表面粗化从而提高发光二极管的出光效率。通过湿法腐蚀的方法在二氧化硅层上制作光子晶体得到粗化的表面，总体上提高了氮化镓基发光二极管的出光效率。
中国专利文献CN101452988A公开的《一种高取光率的高压LED芯片结构》，包括多个微晶粒单元，每个微晶粒单元包括衬底以及衬底上依次生长的N型氮化物层、发光层、P型氮化物层和透明导电层，所述N型氮化物层连接N型电极，所述透明导电层连接P型电极，所述各微晶粒单元之间由金属导电层连接形成串联或/和并联，所述金属导电层底面设有钝化层，所述高压LED芯片表面还设置涂覆层，所述涂覆层的表面是非平整的。通过对表面涂覆层粗化处理形成非平整的结构，有效提高了高压LED芯片的取光效率及出光量，提升了高压LED芯片的性能。但是涂覆层的材料为硅胶，覆盖于芯片表面可能会影响芯片的散热并且增加了LED芯片的厚度。
综上所述，以上现有技术存在降低LED芯片的缺点，相关人员在钝化层方面也进行了一些研究，但是相对而言研究的还是比较少，还有很大的提升空间。
发明内容
针对现有GaN基LED结构存在的不足，本发明提供一种可靠性好、出光效率高的具有钝化层粗化结构的GaN基LED芯片，同时提供一种该结构的制备方法。
本发明的具有钝化层粗化结构的GaN基LED芯片，采用以下技术方案：
该GaN基LED芯片，包括由下而上依次设置的n型GaN层、量子阱层和p型GaN层，p型GaN层上沉积有透明导电层，透明导电层和n型GaN层上均设置有金属电极，n型GaN层上设置有台面结构，透明导电层上表面除金属电极以外的区域和n型GaN层上表面除金属电极以外的区域均设置有粗化钝化层。
所述透明导电层为ITO(氧化铟锡)透明导电薄膜。
所述粗化钝化层是氮化硅薄膜、氮氧化硅薄膜或者氧化硅薄膜。
上述具有钝化层粗化结构的GaN基LED芯片的制备方法，包括步骤如下：
(1)沿GaN基外延片的p型GaN层到n型GaN层刻蚀出台面结构；
所述步骤(1)中干法刻蚀过程是，首先在GaN基外延片的p型GaN层的上表面涂正性光刻胶，其次通过对准、曝光、显影、烘干步骤对正性光刻胶进行光刻，光刻出供后续ICP刻蚀(感应耦合等离子体刻蚀)出台面结构的图形；然后ICP刻蚀，刻蚀气体为Cl2或BCl2；干法刻蚀完成后，对GaN基外延片进行去胶清洗。
(2)在p型GaN层的表面沉积透明导电层；
所述步骤(2)的具体过程为：首先利用电子束蒸发方法在GaN基外延片的上表面沉积一层ITO透明导电膜作为电流扩展层；然后在电流扩展层上涂上正性光刻胶，再通过对准、曝光、显影、烘干和腐蚀步骤对正性光刻胶进行光刻，光刻出只保留p型GaN层上对应的ITO透明导电膜。
(3)对透明导电层(ITO透明导电膜)退火处理，然后沉积一层氧化硅薄膜、氮化硅薄膜或者是氮氧化硅薄膜；
所述步骤(3)中退火处理的条件是：退火温度500℃-550℃，氮气流量2L/分钟-5L/分钟。
所述步骤(3)中沉积氧化硅薄膜的条件是：沉积温度为300℃-350℃，通入硅烷和一氧化氮，两者流量分别为600sccm-650sccm和400sccm-500sccm，在30W-40W和13.56MHz射频源条件下进行生长3-5分钟；沉积氮化硅薄膜的条件是：沉积温度为300℃-350℃，通入硅烷、氮气和氨气，三者的流量分别为400sccm-450sccm、600sccm-650sccm和20sccm-30sccm，在20W和13.56MHz射频源条件下进行生长5-10分钟；沉积氮氧化硅薄膜的条件是：沉积温度为：300℃-350℃，通入硅烷、氨气和一氧化氮，流量分别为400sccm-450sccm、20sccm-30sccm和40sccm-50sccm，在20W-30W和13.56MHz射频源条件下进行生长5分钟-8分钟。
(4)对氧化硅薄膜进行湿法腐蚀；
所述步骤(3)中湿法腐蚀是将氟化铵、氢氟酸和水按3克:12毫升:20毫升的比例混合成刻蚀液，腐蚀时间为1秒-2秒，形成粗化的钝化层。
氟化铵作为缓冲剂，加入后可以避免氟化物离子的消耗，以保证稳定的刻蚀速率。
(5)在ITO透明导电膜和n型GaN层上制备p型电极和n型电极；
所述步骤(5)制备p型电极和n型电极的过程为：在经步骤(4)处理后的GaN基外延片上涂上负性光刻胶，进行对准、曝光、显影和烘干步骤后对负性光刻胶进行光刻，在ITO透明导电膜和n型GaN层上光刻出p型电极和n型电极区域；最后利用电子束蒸发法在p型电极区域和n型电极区域分别沉积Cr金属层和Au金属层，剥离负性光刻胶后得到p型金属电极和n型金属电极。
本发明通过采取粗化的钝化层结构，使GaN基LED芯片有源区产生的光能够更多的被提取出来，提高了GaNLED芯片的外量子效率，也就提高了GaNLED芯片的亮度，同时制备过程没有增加额外的步骤，在成本没有提高的基础上提高了芯片亮度，适合批量化生产。
附图说明
图1是本发明具有钝化层粗化结构的GaN基LED芯片制备步骤(1)的示意图。
图2是本发明具有钝化层粗化结构的GaN基LED芯片制备步骤(2)的示意图。
图3是本发明具有钝化层粗化结构的GaN基LED芯片制备步骤(3)的示意图。
图4是本发明具有钝化层粗化结构的GaN基LED芯片制备步骤(4)的示意图。
图5是本发明具有钝化层粗化结构的GaN基LED芯片制备步骤(5)的示意图。
其中，1、n型GaN层，2、量子阱层，3、p型GaN层，4、透明导电层，5、氧化硅层，6、粗化钝化层，7、金属电极。
具体实施方式
本发明的具有钝化层粗化结构的GaN基LED芯片，如图5所示，包括由下而上依次设置的n型GaN层1、量子阱层2和p型GaN层3，p型GaN层3上沉积有透明导电层4，沿p型GaN层3到n型GaN层1刻蚀有台面结构，透明导电层4和n型GaN层1上分别设置有金属电极7。透明导电层4上表面除金属电极7以外的区域和n型GaN层1上表面除金属电极以外的区域均设置有粗化的钝化层6。
本发明的具有钝化层粗化结构的GaN基LED芯片的制备方法，包括步骤如下：
(1)如图1所示，利用现有的ICP刻蚀方法，沿GaN基外延片的p型GaN层3到n型GaN层1刻蚀出台面结构，所采用的ICP刻蚀气体为C12或BCl2。首先在p型GaN层3的上表面涂上3μm厚的正性光刻胶，再通过对准、曝光、显影和烘干步骤对正性光刻胶进行光刻，光刻出可供后续ICP刻蚀出台面结构的图形。其中对准、曝光、显影和烘干步骤是：使用热板在98℃下烘烤1-2分钟进行对准，然后在紫外线下曝光5-20秒，烘干后使用四甲基氢氧化铵显影10-30秒，使用热板在98℃下烘烤1-2分钟。ICP刻蚀完成后，进行去胶清洗：将ICP刻蚀后的GaN基外延片放入丙酮中超声5-10分钟，然后在乙醇中超声10分钟，取出后使用去离子水冲洗10分钟，去除GaN基外延片表面的光刻胶。
(2)如图2所示，在p型GaN层3的表面沉积一层透明导电层4(ITO透明导电膜)
首先，利用电子束蒸发方法在GaN基外延片的上表面(包括n型GaN层1的上表面和p型GaN层3的上表面)沉积一层厚度为2500埃的ITO透明导电膜作为电流扩展层4；然对ITO进行退火，温度500℃-550℃，氮气流量2L/min-5L/min。然后在电流扩展层4上涂上2μm厚的正性光刻胶，再通过对准、曝光、显影、烘干、腐蚀步骤对所述正性光刻胶进行光刻，光刻出只保留p型GaN层3上对应的IT0透明导电膜。其中使用热板在98℃下烘烤1-2分钟进行对准，然后在紫外线下曝光5-20秒，烘干后使用四甲基氢氧化铵显影10-30秒，使用热板在98℃下烘烤1-2分钟。放入浓度为25-30wt％的HCl溶液中腐蚀15-30分钟，腐蚀掉未被正性光刻胶保护的ITO透明导电膜，放入丙酮中超声5-10分钟，然后在乙醇中超声10分钟，取出后使用去离子水冲洗10分钟，去除GaN基外延片表面的光刻胶。
(3)如图3所示，在步骤(2)制备的GaN基外延片上沉积一层氧化硅薄膜5
在步骤(2)制备的GaN基外延片上表面(包括n型GaN层1的上表面、电流扩展层4的上表面以及台面结构中n型GaN层1、量子阱层2、p型GaN层3和透明导电层4的侧面)沉积氧化硅薄膜或者氮化硅或者氮氧化硅薄膜5。沉积氧化硅薄膜的过程是，沉积温度为300℃-350℃，通入硅烷和一氧化氮的流量分别为600sccm-650sccm和400sccm-500sccm，在30W-40W和13.56MHz射频源条件下进行生长3-5分钟。氮化硅薄膜的沉积过程是，沉积温度为300℃-350℃，通入硅烷、氮气和氨气的流量分别为400sccm-450sccm、600sccm-650sccm和20sccm-30sccm，在20W和13.56MHz射频源条件下进行生长5-10min。氮氧化硅薄膜的沉积温度为：300℃-350℃，通入硅烷、氨气和一氧化氮的流量分别为400sccm-450sccm、20sccm-30sccm和40sccm-50sccm。
(4)对步骤(3)所制备的氧化硅薄膜5、氮化硅薄膜或者是氮氧化硅薄膜进行湿法腐蚀，制备出粗化钝化层6
使用稀释后的氢氟酸溶液添加氟化铵作为缓冲剂进行氧化硅的刻蚀。氟化铵的加入可以避免氟化物离子的消耗，以保证稳定的刻蚀速率。本步骤使用的氧化硅刻蚀液配比为：氟化铵：氢氟酸：水＝3:12:20，其中氢氟酸与水单位是毫升，氟化铵单位是克。腐蚀时间1秒，形成粗化钝化层6。
(5)如图5所示，分别在透明导电层4和n型GaN层1上制备金属电极7，制得GaN基发光二极管芯片
在经步骤(4)处理后的GaN基外延片上涂上3.5μm厚的负性光刻胶，进行对准、曝光、显影、烘干步骤后对所述负性光刻胶进行光刻，其中用热板在98℃下烘烤1-2分钟对准，然后在紫外线下曝光5-20秒，再烘干后使用四甲基氢氧化铵显影10-30秒，使用热板在98℃下烘烤1-2分钟，在透明导电层4和n型GaN层1上光刻出p型电极和n型电极区域；最后利用电子束蒸发法在p型电极区域和n型电极区域分别沉积2μm厚的Cr金属层和Au金属层，剥离负性光刻胶后得到p型金属电极和n型金属电极。
Claims (9)
1.一种具有钝化层粗化结构的GaN基LED芯片，包括由下而上依次设置的n型GaN层、量子阱层和p型GaN层，其特征是：p型GaN层上沉积有透明导电层，透明导电层和n型GaN层上均设置有金属电极，n型GaN层上设置有台面结构，透明导电层上表面除金属电极以外的区域和n型GaN层上表面除金属电极以外的区域均设置有粗化钝化层。
2.根据权利要求1所述的具有钝化层粗化结构的GaN基LED芯片，其特征是：所述粗化钝化层是氮化硅薄膜、氮氧化硅薄膜或者氧化硅薄膜。
3.一种权利要求1所述具有钝化层粗化结构的GaN基LED芯片的制备方法，其特征是，包括步骤如下：
(1)沿GaN基外延片的p型GaN层到n型GaN层刻蚀出台面结构；
(2)在p型GaN层的表面沉积透明导电层；
(3)对透明导电层退火处理，然后沉积一层氧化硅薄膜、氮化硅薄膜或者是氮氧化硅薄膜；
(4)对氧化硅薄膜、氮化硅薄膜或者是氮氧化硅薄膜进行湿法腐蚀；
(5)在ITO透明导电膜和n型GaN层上制备p型电极和n型电极。
4.根据权利要求1所述的具有钝化层粗化结构的GaN基LED芯片的制备方法，其特征是：所述步骤(1)中干法刻蚀过程是，首先在GaN基外延片的p型GaN层的上表面涂正性光刻胶，其次通过对准、曝光、显影、烘干步骤对正性光刻胶进行光刻，光刻出供后续ICP刻蚀出台面结构的图形；然后ICP刻蚀，刻蚀气体为Cl2或BCl2；干法刻蚀完成后，对GaN基外延片进行去胶清洗。
5.根据权利要求1所述的具有钝化层粗化结构的GaN基LED芯片的制备方法，其特征是：所述步骤(2)的具体过程为：首先利用电子束蒸发方法在GaN基外延片的上表面沉积一层ITO透明导电膜作为电流扩展层；然后在电流扩展层上涂上正性光刻胶，再通过对准、曝光、显影、烘干和腐蚀步骤对正性光刻胶进行光刻，光刻出只保留p型GaN层上对应的ITO透明导电膜。
6.根据权利要求1所述的具有钝化层粗化结构的GaN基LED芯片的制备方法，其特征是：所述步骤(3)中退火处理的条件是：退火温度500℃-550℃，氮气流量2L/分钟-5L/分钟。
7.根据权利要求1所述的具有钝化层粗化结构的GaN基LED芯片的制备方法，其特征是：所述步骤(3)中沉积氧化硅薄膜的条件是：沉积温度为300℃-350℃，通入硅烷和一氧化氮，两者流量分别为600sccm-650sccm和400sccm-500sccm，在30W-40W和13.56MHz射频源条件下进行生长3-5分钟；沉积氮化硅薄膜的条件是：沉积温度为300℃-350℃，通入硅烷、氮气和氨气，三者的流量分别为400sccm-450sccm、600sccm-650sccm和20sccm-30sccm，在20W和13.56MHz射频源条件下进行生长5-10分钟；沉积氮氧化硅薄膜的条件是：沉积温度为：300℃-350℃，通入硅烷、氨气和一氧化氮，流量分别为400sccm-450sccm、20sccm-30sccm和40sccm-50sccm，在20W-30W和13.56MHz射频源条件下进行生长5分钟-8分钟。
8.根据权利要求1所述的具有钝化层粗化结构的GaN基LED芯片的制备方法，其特征是：所述步骤(4)中湿法腐蚀是将氟化铵、氢氟酸和水按3克:12毫升:20毫升的比例混合成刻蚀液，腐蚀时间为1秒-2秒，形成粗化的钝化层。
9.根据权利要求1所述的具有钝化层粗化结构的GaN基LED芯片的制备方法，其特征是：所述步骤(5)制备p型电极和n型电极的过程为：在经步骤(4)处理后的GaN基外延片上涂上负性光刻胶，进行对准、曝光、显影和烘干步骤后对负性光刻胶进行光刻，在ITO透明导电膜和n型GaN层上光刻出p型电极和n型电极区域；最后利用电子束蒸发法在p型电极区域和n型电极区域分别沉积Cr金属层和Au金属层，剥离负性光刻胶后得到p型金属电极和n型金属电极。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610115913.7A CN105742441A (zh) | 2016-03-01 | 2016-03-01 | 具有钝化层粗化结构的GaN基LED芯片及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610115913.7A CN105742441A (zh) | 2016-03-01 | 2016-03-01 | 具有钝化层粗化结构的GaN基LED芯片及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105742441A true CN105742441A (zh) | 2016-07-06 |
Family
ID=56248877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610115913.7A Pending CN105742441A (zh) | 2016-03-01 | 2016-03-01 | 具有钝化层粗化结构的GaN基LED芯片及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105742441A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107591393A (zh) * | 2017-08-03 | 2018-01-16 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 一种led面板及其制作方法 |
| CN107731969A (zh) * | 2017-10-18 | 2018-02-23 | 湘能华磊光电股份有限公司 | Led芯片的制作方法 |
| CN108183117A (zh) * | 2017-12-26 | 2018-06-19 | 深圳市华星光电技术有限公司 | 微型发光二极管显示面板及其制作方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1893123A (zh) * | 2005-07-04 | 2007-01-10 | 中华映管股份有限公司 | 发光二极管与改善发光二极管之发光效率的方法 |
| CN101286540A (zh) * | 2007-04-11 | 2008-10-15 | 中国科学院半导体研究所 | GaN基功率型LED的P、N双透明接触电极及制备方法 |
| CN101771110A (zh) * | 2008-12-29 | 2010-07-07 | 大连美明外延片科技有限公司 | 一种发光二极管及其制造方法 |
| CN102544250A (zh) * | 2010-12-27 | 2012-07-04 | 同方光电科技有限公司 | 一种GaN基发光二极管的制作方法 |
| CN102709426A (zh) * | 2012-06-11 | 2012-10-03 | 华灿光电股份有限公司 | 一种表面粗化的GaN基LED芯片的制作方法 |
| CN103633205A (zh) * | 2013-12-19 | 2014-03-12 | 聚灿光电科技(苏州)有限公司 | Led芯片制作方法 |
| CN104022200A (zh) * | 2013-02-28 | 2014-09-03 | 山东浪潮华光光电子股份有限公司 | 一种GaN基发光二极管芯片及其制备方法 |
| CN104882523A (zh) * | 2014-02-27 | 2015-09-02 | 山东浪潮华光光电子股份有限公司 | 一种钝化层折射率渐变的GaN基发光二极管芯片及其制备方法 |
-
2016
- 2016-03-01 CN CN201610115913.7A patent/CN105742441A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1893123A (zh) * | 2005-07-04 | 2007-01-10 | 中华映管股份有限公司 | 发光二极管与改善发光二极管之发光效率的方法 |
| CN101286540A (zh) * | 2007-04-11 | 2008-10-15 | 中国科学院半导体研究所 | GaN基功率型LED的P、N双透明接触电极及制备方法 |
| CN101771110A (zh) * | 2008-12-29 | 2010-07-07 | 大连美明外延片科技有限公司 | 一种发光二极管及其制造方法 |
| CN102544250A (zh) * | 2010-12-27 | 2012-07-04 | 同方光电科技有限公司 | 一种GaN基发光二极管的制作方法 |
| CN102709426A (zh) * | 2012-06-11 | 2012-10-03 | 华灿光电股份有限公司 | 一种表面粗化的GaN基LED芯片的制作方法 |
| CN104022200A (zh) * | 2013-02-28 | 2014-09-03 | 山东浪潮华光光电子股份有限公司 | 一种GaN基发光二极管芯片及其制备方法 |
| CN103633205A (zh) * | 2013-12-19 | 2014-03-12 | 聚灿光电科技(苏州)有限公司 | Led芯片制作方法 |
| CN104882523A (zh) * | 2014-02-27 | 2015-09-02 | 山东浪潮华光光电子股份有限公司 | 一种钝化层折射率渐变的GaN基发光二极管芯片及其制备方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107591393A (zh) * | 2017-08-03 | 2018-01-16 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 一种led面板及其制作方法 |
| CN107591393B (zh) * | 2017-08-03 | 2019-09-10 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 一种led面板及其制作方法 |
| CN107731969A (zh) * | 2017-10-18 | 2018-02-23 | 湘能华磊光电股份有限公司 | Led芯片的制作方法 |
| CN108183117A (zh) * | 2017-12-26 | 2018-06-19 | 深圳市华星光电技术有限公司 | 微型发光二极管显示面板及其制作方法 |
| WO2019127701A1 (zh) * | 2017-12-26 | 2019-07-04 | 深圳市华星光电技术有限公司 | 微型发光二极管显示面板及其制作方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104465917B (zh) | 图案化光电基板及其制作方法 | |
| CN101908505B (zh) | 一种发光二极管芯片的制造方法 | |
| CN104882523A (zh) | 一种钝化层折射率渐变的GaN基发光二极管芯片及其制备方法 | |
| CN101834251B (zh) | 一种发光二极管芯片的制造方法 | |
| CN102064088A (zh) | 一种干法与湿法混合制备蓝宝石图形衬底的方法 | |
| CN103904180A (zh) | 一种led芯片结构及其制备方法 | |
| CN104362240B (zh) | 一种LED芯片的Al2O3/SiON钝化层结构及其生长方法 | |
| CN106058003B (zh) | 一种提升led芯片亮度的方法 | |
| CN105742441A (zh) | 具有钝化层粗化结构的GaN基LED芯片及其制备方法 | |
| CN107507892A (zh) | 一种高发光效率的垂直结构led芯片及其制备方法 | |
| CN105206724A (zh) | 一种led芯片的制作方法及一种led芯片 | |
| CN104701434A (zh) | 一种倒装led芯片制备方法 | |
| CN102263173A (zh) | 发光二极管及其制造方法 | |
| CN104319320B (zh) | 一种具有复合透明电极的led芯片及其制作方法 | |
| CN100479207C (zh) | 一种高光提取效率的发光二极管及其制备方法 | |
| CN103966605B (zh) | 一种LED芯片GaP层用刻蚀液及刻蚀方法以及表面粗化方法 | |
| CN104300048B (zh) | 一种GaN基发光二极管芯片的制备方法 | |
| CN102651438B (zh) | 衬底、该衬底的制备方法及具有该衬底的芯片 | |
| CN108767083A (zh) | 一种应力可调的垂直结构led芯片及其制备方法 | |
| CN100375304C (zh) | 高提取效率的半导体发光二极管结构及其制备方法 | |
| WO2023137814A1 (zh) | 一种高压led芯片的制作方法 | |
| TWI527265B (zh) | 適用於發光二極體之圖形化基板及其製造方法 | |
| CN110071198A (zh) | 一种发光元件及其制作方法、阵列基板 | |
| CN109585625A (zh) | 一种透明导电膜、其制备方法及含此透明导电膜的led芯片 | |
| CN108231967A (zh) | 发光二极管及其制备方法、照明装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160706 |