CN106409994A - 一种AlGaInP基发光二极管芯片及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种AlGaInP基发光二极管芯片及其制作方法,属于半导体技术领域。所述制作方法包括:在衬底上依次形成N型缓冲层、N型腐蚀停层、N型欧姆接触层、N型电流扩展层、N型限制层、有源层、P型限制层、P型电流扩展层、反射镜层、粘结层;通过粘结层键合到基板上;去除衬底、N型缓冲层、N型腐蚀停层;形成N型扩展电极,并去除多余的N型欧姆接触层;依次沉积SiO2层和ITO薄膜;使用盐酸溶液对ITO薄膜进行湿法腐蚀,形成ITO纳米柱阵列;利用ITO纳米柱阵列形成SiO2纳米柱阵列;利用SiO2纳米柱阵列在N型电流扩展层表面形成纳米柱阵列;形成透明导电膜。本发明提高了光提取效率和均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域,特别涉及一种AlGaInP基发光二极管芯片及其制作方法。
背景技术
AlGaInP基发光二极管(Light Emiting Diode,简称LED)已广泛应用于汽车照明、全彩显示屏和可见光通讯等领域。
AlGaInP基LED芯片自下而上包括基板、以及依次层叠在基板上的粘结层、反射镜层、P型GaP电流扩展层、P型AlInP限制层、有源层、N型AlInP限制层、N型AlGaInP电流扩展层。
在实现本发明的过程中,发明人发现现有技术至少存在以下问题:
AlGaInP的折射率(约为2.9)与空气的折射率相差很大,AlGaInP基LED和空气的交界面的全反射临界角约为20°,有源层产生的光仅有很小一部分(约3%)可以射出到空气中。目前普遍使用表面粗化的方法来提高光提取效率,但是粗化所使用的掩膜版很难做到纳米级尺寸,不能准确控制掩膜的尺寸和均匀性,表面粗化的效果不一致,光提取效率的提高不均匀。
发明内容
为了解决现有技术的问题,本发明实施例提供了一种AlGaInP基发光二极管芯片及其制作方法。所述技术方案如下:
一方面,本发明实施例提供了一种AlGaInP基发光二极管芯片的制作方法,所述制作方法包括:
在GaAs衬底上依次形成N型GaAs缓冲层、N型GaInP腐蚀停层、N型GaAs欧姆接触层、N型AlGaInP电流扩展层、N型AlInP限制层、有源层、P型AlInP限制层、P型GaP电流扩展层、反射镜层、粘结层;
通过所述粘结层将所述反射镜层键合到基板上;
去除所述GaAs衬底、所述N型GaAs缓冲层、所述N型GaInP腐蚀停层;
在所述N型GaAs欧姆接触层上形成N型扩展电极,并去除所述N型GaAs欧姆接触层中表面没有形成所述N型扩展电极的部分;
在所述N型AlGaInP电流扩展层上依次沉积SiO2层和ITO薄膜;
使用盐酸溶液对所述ITO薄膜进行湿法腐蚀,形成ITO纳米柱阵列;
利用所述ITO纳米柱阵列作为掩膜刻蚀所述SiO2层,形成SiO2纳米柱阵列;
利用所述SiO2纳米柱阵列作为掩膜刻蚀所述N型AlGaInP电流扩展层,在所述N型AlGaInP电流扩展层表面形成纳米柱阵列;
在所述N型AlGaInP电流扩展层上形成透明导电膜。
可选地,所述在所述N型GaAs欧姆接触层上形成N型扩展电极,并去除所述N型GaAs欧姆接触层中表面没有形成所述N型扩展电极的部分,包括:
在所述N型GaAs欧姆接触层上旋涂第一层光刻胶;
采用光刻工艺去除所述N型扩展电极所在区域的所述第一层光刻胶;
在所述第一层光刻胶和露出的所述N型GaAs欧姆接触层上蒸镀金属层;
去除所述第一层光刻胶和沉积在所述第一层光刻胶上的所述金属层,形成所述N型扩展电极;
在所述N型扩展电极和所述N型GaAs欧姆接触层上旋涂第二层光刻胶;
采用光刻工艺去除所述N型扩展电极以外区域的所述第二层光刻胶;
对露出的所述N型GaAs欧姆接触层进行刻蚀,去除所述N型GaAs欧姆接触层中表面没有形成所述N型扩展电极的部分。
优选地,所述在所述N型AlGaInP电流扩展层上依次沉积SiO2层和ITO薄膜,包括:
在所述第二层光刻胶和所述N型AlGaInP电流扩展层上依次沉积SiO2层和ITO薄膜;
去除所述第二层光刻胶和沉积在所述第二层光刻胶上的SiO2层和ITO薄膜。
可选地,所述利用所述ITO纳米柱阵列作为掩膜刻蚀所述SiO2层,形成SiO2纳米柱阵列,包括:
在所述ITO纳米柱阵列的保护下,使用CHF3气体、CF4气体或者CF4和H2的混合气体对所述SiO2层进行反应离子刻蚀,形成SiO2纳米柱阵列。
可选地,所述利用所述SiO2纳米柱阵列作为掩膜刻蚀所述N型AlGaInP电流扩展层,在所述N型AlGaInP电流扩展层表面形成纳米柱阵列,包括:
在所述SiO2纳米柱阵列的保护下,使用HBr和Ar的混合气体对所述N型AlGaInP电流扩展层进行感应耦合等离子体刻蚀。
可选地,在所述N型AlGaInP电流扩展层上形成透明导电膜之前,所述制作方法还包括:
使用氢氧化钾溶液或者氢氟酸溶液去除残留的所述SiO2纳米柱阵列。
可选地,所述在所述N型AlGaInP电流扩展层上形成透明导电膜,包括:
使用低速旋涂法在所述N型AlGaInP电流扩展层上形成透明导电膜。
另一方面,本发明实施例提供了一种AlGaInP基发光二极管芯片,所述AlGaInP基发光二极管芯片包括基板、以及依次层叠在所述基板上的粘结层、反射镜层、P型GaP电流扩展层、P型AlInP限制层、有源层、N型AlInP限制层、N型AlGaInP电流扩展层,N型扩展电极通过N型GaAs欧姆接触层设置在所述N型AlGaInP电流扩展层上,透明导电膜铺设在所述N型AlGaInP电流扩展层上,所述N型AlGaInP电流扩展层与所述透明导电膜接触的表面为纳米柱阵列。
可选地,所述纳米柱阵列包括若干纳米柱,所述纳米柱的直径为100~300nm,所述纳米柱的高度为300~500nm,相邻两个所述纳米柱的间距为1~2μm。
可选地,所述透明导电膜为Ag纳米线。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
通过在N型AlGaInP电流扩展层表面形成纳米柱阵列,增加了出射光的临界角,减少了全反射,增大了光子从LED芯片和空气的交界面逸出的几率,大大提高了LED芯片的光提取效率和均匀性。而且透明导电膜使电流在纳米柱阵列的形成区域扩展均匀,弥补了横向电流受阻隔的问题,同时透明导电膜的透光性较高,可以使光更多地从LED芯片中逸出。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的一种AlGaInP基发光二极管芯片的制作方法的流程图;
图2a-图2i是本发明实施例一提供的AlGaInP基发光二极管芯片制作过程中的结构示意图;
图3是本发明实施例二提供的一种AlGaInP基发光二极管芯片的结构示意图。
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,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
本发明实施例提供了一种AlGaInP基发光二极管芯片的制作方法,参见图1,该制作方法包括:
步骤101:在GaAs衬底上依次形成N型GaAs缓冲层、N型GaInP腐蚀停层、N型GaAs欧姆接触层、N型AlGaInP电流扩展层、N型AlInP限制层、有源层、P型AlInP限制层、P型GaP电流扩展层、反射镜层、粘结层。
图2a为步骤101执行之后的LED芯片的结构示意图。其中,1为GaAs衬底,2为N型GaAs缓冲层,3为N型GaInP腐蚀停层,4为N型GaAs欧姆接触层,5为N型AlGaInP电流扩展层,6为N型AlInP限制层,7为有源层,8为P型AlInP限制层,9为P型GaP电流扩展层,10为反射镜层,11为粘结层。
具体地,该步骤101可以包括:
采用金属有机化学气相沉积法(英文:Metal-organic Chemical VaporDeposition,简称:MOCVD)在GaAs衬底上依次生长N型GaAs缓冲层、N型GaInP腐蚀停层、N型GaAs欧姆接触层、N型AlGaInP电流扩展层、N型AlInP限制层、有源层、P型AlInP限制层、P型GaP电流扩展层;
在P型GaP电流扩展层上依次沉积反射镜层、粘结层。
可选地,形成反射镜层,可以包括:
在P型GaP电流扩展层上蒸镀反射镜层;
在350℃下退火一分钟,确保反射镜层与P型GaP电流扩展层形成欧姆接触。
可选地,粘结层的材料可以为Ag或者Au,厚度可以为1~2μm。
可选地,反射镜层可以包括交替层叠的第一子层和第二子层,第一子层的材料可以为SiO2,厚度可以为15~20nm;第二子层的材料可以为Ag、Au或者Al,厚度可以为300~400nm。
可选地,P型GaP电流扩展层的生长温度可以为670~685℃,厚度可以为1.5~2.5μm,Ⅴ/Ⅲ比可以为20~30,掺杂浓度可以为2e18~5e18。
可选地,P型AlInP限制层的生长温度可以为670~685℃,厚度可以为250~350nm,Ⅴ/Ⅲ比可以为20~30,掺杂浓度可以为8e17~1e18。
可选地,有源层的生长温度可以为670~685℃,厚度可以为150~200nm,Ⅴ/Ⅲ比可以为20~30。有源层7包括交替层叠的量子阱层和量子垒层,量子垒层的层数与量子阱层的层数相同,量子阱层的层数可以为12~18层。
可选地,N型AlInP限制层的生长温度可以为670~685℃,厚度可以为250~350nm,Ⅴ/Ⅲ比可以为20~30,掺杂浓度可以为1e18~2e18。
可选地,N型AlGaInP电流扩展层的生长温度可以为670~685℃,厚度可以为2.5~3.5μm,Ⅴ/Ⅲ比可以为20~30,掺杂浓度可以为1e18~2e18。
可选地,N型GaAs欧姆接触层的生长温度可以为650~670℃,厚度可以为30~60nm,Ⅴ/Ⅲ比可以为20~30,掺杂浓度可以为4e18~6e18。
可选地,N型GaInP腐蚀停层的生长温度可以为650~670℃,厚度可以为200~300nm,Ⅴ/Ⅲ比可以为20~30。
可选地,N型GaAs缓冲层的生长温度可以为650~670℃,厚度可以为150~300nm,Ⅴ/Ⅲ比可以为20~30。
其中,Ⅴ/Ⅲ比为Ⅴ价原子和Ⅲ价原子的摩尔质量比,AeB表示A*10B。
步骤102:通过粘结层将反射镜层键合到基板上。
图2b为步骤102执行之后的LED芯片的结构示意图。其中,1为GaAs衬底,2为N型GaAs缓冲层,3为N型GaInP腐蚀停层,4为N型GaAs欧姆接触层,5为N型AlGaInP电流扩展层,6为N型AlInP限制层,7为有源层,8为P型AlInP限制层,9为P型GaP电流扩展层,10为反射镜层,11为粘结层,12为基板。
具体地,该步骤102可以包括:
在350℃的N2环境下通过粘结层将反射镜层和基板键合1分钟。
可选地,基板的材料可以采用硅或者蓝宝石。
需要说明的是,基板对芯片起到固定和支撑的作用。硅和蓝宝石材料的导热率高,有利于解决大功率高亮度AlGaInP基LED芯片的散热问题。另外,硅或蓝宝石基板对量子阱层发出的光无吸收,可以有效提高外量子效率。
步骤103:去除GaAs衬底、N型GaAs缓冲层、N型GaInP腐蚀停层。
图2c为步骤103执行之后的LED芯片的结构示意图。其中,4为N型GaAs欧姆接触层,5为N型AlGaInP电流扩展层,6为N型AlInP限制层,7为有源层,8为P型AlInP限制层,9为P型GaP电流扩展层,10为反射镜层,11为粘结层,12为基板。
具体地,该步骤103可以包括:
使用氨水和双氧水(体积比可以为1:5)的混合溶液去除GaAs衬底和N型GaAs缓冲层;
使用盐酸和磷酸(体积比可以为1:2)的混合溶液去除N型GaInP腐蚀停层。
步骤104:在N型GaAs欧姆接触层上形成N型扩展电极,并去除N型GaAs欧姆接触层中表面没有形成N型扩展电极的部分。
图2d为步骤104执行之后的LED芯片的结构示意图。其中,4为N型GaAs欧姆接触层,5为N型AlGaInP电流扩展层,6为N型AlInP限制层,7为有源层,8为P型AlInP限制层,9为P型GaP电流扩展层,10为反射镜层,11为粘结层,12为基板,13为N型扩展电极。
具体地,该步骤104可以包括:
在N型GaAs欧姆接触层上旋涂第一层光刻胶;
对第一层光刻胶进行软烘、曝光、显影,去除N型扩展电极所在区域的第一层光刻胶;
在露出的N型GaAs欧姆接触层和第一层光刻胶上蒸镀金属层;
使用去胶溶液溶解第一层光刻胶,沉积在第一层光刻胶上的金属层脱落在去胶溶液中,形成N型扩展电极;
在N型扩展电极和N型GaAs欧姆接触层上旋涂第二层光刻胶;
对第二层光刻胶进行软烘、曝光、显影,去除N型扩展电极以外区域的第二层光刻胶;
采用磷酸、双氧水和水的混合溶液(体积比可以为1:2:2)对露出的N型GaAs欧姆接触层进行刻蚀,去除N型GaAs欧姆接触层中表面没有形成N型扩展电极的部分。
需要说明的是,软烘、曝光、显影为光刻工艺的步骤;在去除光刻胶的同时,光刻胶上的沉积层(如沉积在第一层光刻胶上的金属层)也随之去除。
具体地,N型扩展电极可以包括依次层叠的底层和顶层,底层的材料可以采用Ni、Ge或者Au,厚度可以为50~100nm;顶层的材料可以采用Au,厚度可以为100~200nm。
步骤105:在N型AlGaInP电流扩展层上依次沉积SiO2层和氧化铟锡(英文:Indiumtin oxide,简称:ITO)薄膜。
图2e为步骤105执行之后的LED芯片的结构示意图。其中,4为N型GaAs欧姆接触层,5为N型AlGaInP电流扩展层,6为N型AlInP限制层,7为有源层,8为P型AlInP限制层,9为P型GaP电流扩展层,10为反射镜层,11为粘结层,12为基板,13为N型扩展电极,14为SiO2层,15为ITO薄膜。
具体地,该步骤105可以包括:
使用等离子体增强化学气相沉积法(英文:Plasma Enhanced Chemical VaporDeposition,简称:PECVD)在第二层光刻胶和N型AlGaInP电流扩展层上沉积SiO2层;
使用电子束蒸发法在SiO2层上蒸镀ITO薄膜;
使用去胶溶液溶解第二层光刻胶,沉积在第二层光刻胶上的SiO2层和ITO薄膜脱落在去胶溶液中。
步骤106:使用盐酸溶液对ITO薄膜进行湿法腐蚀,形成ITO纳米柱阵列。
图2f为步骤106执行之后的LED芯片的结构示意图。其中,13为N型扩展电极,14为SiO2层,15为ITO薄膜。
在具体实现中,ITO是In2O3和SnO2的混合物,两者的质量比为9:1。ITO以非晶态氧化铟锡为基础,因此ITO本身为金属非晶基体。当ITO接触盐酸时,其中的In2O3和盐酸反应被溶解,SnO2分子在范德华力的作用下自发聚集形成很多个纳米级晶相,即自组装形成ITO纳米柱阵列。其中,自组装是指基本结构单元(原子、分子、纳米材料等)通过非共价键的相互作用自发形成有序结构的一种技术。
步骤107:利用ITO纳米柱阵列作为掩膜刻蚀SiO2层,形成SiO2纳米柱阵列。
图2g为步骤107执行之后的LED芯片的结构示意图。其中,4为N型GaAs欧姆接触层,5为N型AlGaInP电流扩展层,6为N型AlInP限制层,7为有源层,8为P型AlInP限制层,9为P型GaP电流扩展层,10为反射镜层,11为粘结层,12为基板,13为N型扩展电极,14为SiO2层。
具体地,该步骤107可以包括:
在ITO纳米柱阵列的保护下,使用CHF3气体、CF4气体或者CF4和H2的混合气体对SiO2层进行反应离子刻蚀(英文:Reactive Ion Etching,简称:RIE),形成SiO2纳米柱阵列。
步骤108:利用SiO2纳米柱阵列作为掩膜刻蚀N型AlGaInP电流扩展层,在N型AlGaInP电流扩展层表面形成纳米柱阵列。
图2h为步骤108执行之后的LED芯片的结构示意图。其中,4为N型GaAs欧姆接触层,5为N型AlGaInP电流扩展层,6为N型AlInP限制层,7为有源层,8为P型AlInP限制层,9为P型GaP电流扩展层,10为反射镜层,11为粘结层,12为基板,13为N型扩展电极。
具体地,该步骤108可以包括:
在SiO2纳米柱阵列的保护下,使用HBr和Ar的混合气体对N型AlGaInP电流扩展层进行感应耦合等离子体(英文:Inductively Coupled Plasma,简称:ICP)刻蚀。
可选地,纳米柱阵列可以包括若干纳米柱,纳米柱的直径可以为100~300nm,纳米柱的高度可以为300~500nm,相邻两个纳米柱的间距可以为1~2μm。
需要说明的是,随着ICP刻蚀时间的增加,HBr和Ar的混合气体不会明显腐蚀纳米柱的侧壁,即纳米柱的直径和密度不会发生改变。
步骤109:去除残留的SiO2纳米柱阵列。该步骤109为可选步骤。
具体地,该步骤109可以包括:
使用氢氧化钾溶液或者氢氟酸溶液去除残留的SiO2纳米柱阵列。
步骤110:在N型AlGaInP电流扩展层上形成透明导电膜。
图2i为步骤110执行之后的LED芯片的结构示意图。其中,4为N型GaAs欧姆接触层,5为N型AlGaInP电流扩展层,6为N型AlInP限制层,7为有源层,8为P型AlInP限制层,9为P型GaP电流扩展层,10为反射镜层,11为粘结层,12为基板,13为N型扩展电极,16为透明导电膜。
可选地,该步骤110可以包括:
使用低速旋涂法(速率可以为270rpm)在N型AlGaInP电流扩展层上形成透明导电膜。
可选地,透明导电膜可以为Ag纳米线,厚度可以为300~500nm。在实际应用中,透明导电膜也可以为碳纳米管或者石墨烯。
需要说明的是,Ag纳米线具有优异的导电性、透光性和耐曲挠性,且易于制备、成本低廉。低速旋涂法可以克服Ag纳米线附着性较差的问题,使其均匀分布在N型AlGaInP电流扩展层的表面。
本实施例制作的AlGaInP基LED芯片,光提取效率提高,光强比表面粗化的LED芯片提高30%,光功率提高25%,均匀性也得到改善。电压没有明显变化,即本发明在提高LED芯片光输出的同时,器件的电学特性没有变差。
本发明实施例通过在N型AlGaInP电流扩展层表面形成纳米柱阵列,增加了出射光的临界角,减少了全反射,增大了光子从LED芯片和空气的交界面逸出的几率,大大提高了LED芯片的光提取效率和均匀性。而且透明导电膜使电流在纳米柱阵列的形成区域扩展均匀,弥补了横向电流受阻隔的问题,同时透明导电膜的透光性较高,可以使光更多地从LED芯片中逸出。
实施例二
本发明实施例提供了一种AlGaInP基发光二极管芯片,可以采用实施例一提供的制作方法制作而成,参见图3,该AlGaInP基发光二极管芯片包括基板12、以及依次层叠在基板12上的粘结层11、反射镜层10、P型GaP电流扩展层9、P型AlInP限制层8、有源层7、N型AlInP限制层6、N型AlGaInP电流扩展层5,N型扩展电极13通过N型GaAs欧姆接触层4设置在N型AlGaInP电流扩展层9上。
在本实施例中,透明导电膜16铺设在N型AlGaInP电流扩展层5上,N型AlGaInP电流扩展层5与透明导电膜16接触的表面为纳米柱阵列。
可选地,纳米柱阵列可以包括若干纳米柱,纳米柱的直径可以为100~300nm,纳米柱的高度可以为300~500nm,相邻两个纳米柱的间距可以为1~2μm。
可选地,透明导电膜16可以为Ag纳米线,厚度可以为300~500nm。
具体地,N型扩展电极13可以包括依次层叠的底层和顶层,底层的材料可以采用Ni、Ge或者Au,厚度可以为50~100nm;顶层的材料可以采用Au,厚度可以为100~200nm。
可选地,基板12的材料可以采用硅或者蓝宝石。
可选地,粘结层11的材料可以为Ag或者Au,厚度可以为1~2μm。
可选地,反射镜层10可以包括交替层叠的第一子层和第二子层,第一子层的材料可以为SiO2,厚度可以为15~20nm;第二子层的材料可以为Ag、Au或者Al,厚度可以为300~400nm。
可选地,P型GaP电流扩展层9的厚度可以为1.5~2.5μm,Ⅴ/Ⅲ比可以为20~30,掺杂浓度可以为2e18~5e18。
可选地,P型AlInP限制层8的厚度可以为250~350nm,Ⅴ/Ⅲ比可以为20~30,掺杂浓度可以为8e17~1e18。
可选地,有源层7的厚度可以为150~200nm,Ⅴ/Ⅲ比可以为20~30。有源层7包括交替层叠的量子阱层和量子垒层,量子垒层的层数与量子阱层的层数相同,量子阱层的层数可以为12~18层。
可选地,N型AlInP限制层6的厚度可以为250~350nm,Ⅴ/Ⅲ比可以为20~30,掺杂浓度可以为1e18~2e18。
可选地,N型AlGaInP电流扩展层5的厚度可以为2.5~3.5μm,Ⅴ/Ⅲ比可以为20~30,掺杂浓度可以为1e18~2e18。
可选地,N型GaAs欧姆接触层4的厚度可以为30~60nm,Ⅴ/Ⅲ比可以为20~30,掺杂浓度可以为4e18~6e18。
其中,Ⅴ/Ⅲ比为Ⅴ价原子和Ⅲ价原子的摩尔质量比,AeB表示A*10B。
本发明实施例通过在N型AlGaInP电流扩展层表面形成纳米柱阵列,增加了出射光的临界角,减少了全反射,增大了光子从LED芯片和空气的交界面逸出的几率,大大提高了LED芯片的光提取效率和均匀性。而且透明导电膜使电流在纳米柱阵列的形成区域扩展均匀,弥补了横向电流受阻隔的问题,同时透明导电膜的透光性较高,可以使光更多地从LED芯片中逸出。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种AlGaInP基发光二极管芯片的制作方法,其特征在于,所述制作方法包括:
在GaAs衬底上依次形成N型GaAs缓冲层、N型GaInP腐蚀停层、N型GaAs欧姆接触层、N型AlGaInP电流扩展层、N型AlInP限制层、有源层、P型AlInP限制层、P型GaP电流扩展层、反射镜层、粘结层;
通过所述粘结层将所述反射镜层键合到基板上;
去除所述GaAs衬底、所述N型GaAs缓冲层、所述N型GaInP腐蚀停层;
在所述N型GaAs欧姆接触层上形成N型扩展电极,并去除所述N型GaAs欧姆接触层中表面没有形成所述N型扩展电极的部分;
在所述N型AlGaInP电流扩展层上依次沉积SiO2层和ITO薄膜;
使用盐酸溶液对所述ITO薄膜进行湿法腐蚀,形成ITO纳米柱阵列;
利用所述ITO纳米柱阵列作为掩膜刻蚀所述SiO2层,形成SiO2纳米柱阵列;
利用所述SiO2纳米柱阵列作为掩膜刻蚀所述N型AlGaInP电流扩展层,在所述N型AlGaInP电流扩展层表面形成纳米柱阵列;
在所述N型AlGaInP电流扩展层上形成透明导电膜。
2.根据权利要求1所述的制作方法,其特征在于,所述在所述N型GaAs欧姆接触层上形成N型扩展电极,并去除所述N型GaAs欧姆接触层中表面没有形成所述N型扩展电极的部分,包括:
在所述N型GaAs欧姆接触层上旋涂第一层光刻胶;
采用光刻工艺去除所述N型扩展电极所在区域的所述第一层光刻胶;
在所述第一层光刻胶和露出的所述N型GaAs欧姆接触层上蒸镀金属层;
去除所述第一层光刻胶和沉积在所述第一层光刻胶上的所述金属层,形成所述N型扩展电极;
在所述N型扩展电极和所述N型GaAs欧姆接触层上旋涂第二层光刻胶;
采用光刻工艺去除所述N型扩展电极以外区域的所述第二层光刻胶;
对露出的所述N型GaAs欧姆接触层进行刻蚀,去除所述N型GaAs欧姆接触层中表面没有形成所述N型扩展电极的部分。
3.根据权利要求2所述的制作方法,其特征在于,所述在所述N型AlGaInP电流扩展层上依次沉积SiO2层和ITO薄膜,包括:
在所述第二层光刻胶和所述N型AlGaInP电流扩展层上依次沉积SiO2层和ITO薄膜;
去除所述第二层光刻胶和沉积在所述第二层光刻胶上的SiO2层和ITO薄膜。
4.根据权利要求1~3任一项所述的制作方法,其特征在于,所述利用所述ITO纳米柱阵列作为掩膜刻蚀所述SiO2层,形成SiO2纳米柱阵列,包括:
在所述ITO纳米柱阵列的保护下,使用CHF3气体、CF4气体或者CF4和H2的混合气体对所述SiO2层进行反应离子刻蚀,形成SiO2纳米柱阵列。
5.根据权利要求1~3任一项所述的制作方法,其特征在于,所述利用所述SiO2纳米柱阵列作为掩膜刻蚀所述N型AlGaInP电流扩展层,在所述N型AlGaInP电流扩展层表面形成纳米柱阵列,包括:
在所述SiO2纳米柱阵列的保护下,使用HBr和Ar的混合气体对所述N型AlGaInP电流扩展层进行感应耦合等离子体刻蚀。
6.根据权利要求1~3任一项所述的制作方法,其特征在于,在所述N型AlGaInP电流扩展层上形成透明导电膜之前,所述制作方法还包括:
使用氢氧化钾溶液或者氢氟酸溶液去除残留的所述SiO2纳米柱阵列。
7.根据权利要求1~3任一项所述的制作方法,其特征在于,所述在所述N型AlGaInP电流扩展层上形成透明导电膜,包括:
使用低速旋涂法在所述N型AlGaInP电流扩展层上形成透明导电膜。
8.一种AlGaInP基发光二极管芯片,所述AlGaInP基发光二极管芯片包括基板、以及依次层叠在所述基板上的粘结层、反射镜层、P型GaP电流扩展层、P型AlInP限制层、有源层、N型AlInP限制层、N型AlGaInP电流扩展层,N型扩展电极通过N型GaAs欧姆接触层设置在所述N型AlGaInP电流扩展层上,其特征在于,透明导电膜铺设在所述N型AlGaInP电流扩展层上,所述N型AlGaInP电流扩展层与所述透明导电膜接触的表面为纳米柱阵列。
9.根据权利要求8所述的AlGaInP基发光二极管芯片,其特征在于,所述纳米柱阵列包括若干纳米柱,所述纳米柱的直径为100~300nm,所述纳米柱的高度为300~500nm,相邻两个所述纳米柱的间距为1~2μm。
10.根据权利要求8或9所述的AlGaInP基发光二极管芯片,其特征在于,所述透明导电膜为Ag纳米线。
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107123705A (zh) * | 2017-03-17 | 2017-09-01 | 华灿光电(浙江)有限公司 | 一种发光二极管的制备方法 |
CN108172671A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-06-15 | 华灿光电(苏州)有限公司 | 一种AlGaInP基发光二极管芯片及其制作方法 |
CN109346571A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-02-15 | 扬州乾照光电有限公司 | 一种窗口层表面粗化的发光二极管及其制作方法 |
CN109698123A (zh) * | 2017-10-24 | 2019-04-30 | 山东浪潮华光光电子股份有限公司 | 一种GaAs基LED晶片的衬底腐蚀方法 |
CN111490136A (zh) * | 2019-01-29 | 2020-08-04 | 山东浪潮华光光电子股份有限公司 | 一种反极性AlGaInP红光LED管芯结构及其制作方法 |
CN115207182A (zh) * | 2022-09-15 | 2022-10-18 | 南昌凯捷半导体科技有限公司 | 具有P面薄膜导电层的红光mini LED及其制备方法 |
CN116544329A (zh) * | 2023-07-07 | 2023-08-04 | 南昌凯迅光电股份有限公司 | 带微透镜阵列结构ito薄膜的led芯片及其制备方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060270074A1 (en) * | 2005-05-24 | 2006-11-30 | Kim Jong W | Light emitting device having nano structures for light extraction |
CN1917245A (zh) * | 2005-08-09 | 2007-02-21 | 三星电子株式会社 | 氮化物基发光器件及其制造方法 |
CN101378100A (zh) * | 2007-08-29 | 2009-03-04 | 台达电子工业股份有限公司 | 发光二极管装置及其制造方法 |
CN102623606A (zh) * | 2012-03-31 | 2012-08-01 | 中国科学院半导体研究所 | 银纳米线透明电极氮化镓基发光二极管及其制作方法 |
CN104167477A (zh) * | 2014-07-24 | 2014-11-26 | 扬州乾照光电有限公司 | 一种反极性AlGaInP基发光二极管及其制造方法 |
CN105914269A (zh) * | 2016-06-13 | 2016-08-31 | 南昌凯迅光电有限公司 | 一种具有透明扩展电极结构的发光二极管及其制备方法 |
-
2016
- 2016-10-28 CN CN201610969733.5A patent/CN106409994B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060270074A1 (en) * | 2005-05-24 | 2006-11-30 | Kim Jong W | Light emitting device having nano structures for light extraction |
CN1917245A (zh) * | 2005-08-09 | 2007-02-21 | 三星电子株式会社 | 氮化物基发光器件及其制造方法 |
CN101378100A (zh) * | 2007-08-29 | 2009-03-04 | 台达电子工业股份有限公司 | 发光二极管装置及其制造方法 |
CN102623606A (zh) * | 2012-03-31 | 2012-08-01 | 中国科学院半导体研究所 | 银纳米线透明电极氮化镓基发光二极管及其制作方法 |
CN104167477A (zh) * | 2014-07-24 | 2014-11-26 | 扬州乾照光电有限公司 | 一种反极性AlGaInP基发光二极管及其制造方法 |
CN105914269A (zh) * | 2016-06-13 | 2016-08-31 | 南昌凯迅光电有限公司 | 一种具有透明扩展电极结构的发光二极管及其制备方法 |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107123705A (zh) * | 2017-03-17 | 2017-09-01 | 华灿光电(浙江)有限公司 | 一种发光二极管的制备方法 |
CN107123705B (zh) * | 2017-03-17 | 2019-06-11 | 华灿光电(浙江)有限公司 | 一种发光二极管的制备方法 |
CN109698123A (zh) * | 2017-10-24 | 2019-04-30 | 山东浪潮华光光电子股份有限公司 | 一种GaAs基LED晶片的衬底腐蚀方法 |
CN109698123B (zh) * | 2017-10-24 | 2020-09-18 | 山东浪潮华光光电子股份有限公司 | 一种GaAs基LED晶片的衬底腐蚀方法 |
CN108172671A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-06-15 | 华灿光电(苏州)有限公司 | 一种AlGaInP基发光二极管芯片及其制作方法 |
CN109346571A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-02-15 | 扬州乾照光电有限公司 | 一种窗口层表面粗化的发光二极管及其制作方法 |
CN111490136A (zh) * | 2019-01-29 | 2020-08-04 | 山东浪潮华光光电子股份有限公司 | 一种反极性AlGaInP红光LED管芯结构及其制作方法 |
CN111490136B (zh) * | 2019-01-29 | 2021-06-08 | 山东浪潮华光光电子股份有限公司 | 一种反极性AlGaInP红光LED管芯结构及其制作方法 |
CN115207182A (zh) * | 2022-09-15 | 2022-10-18 | 南昌凯捷半导体科技有限公司 | 具有P面薄膜导电层的红光mini LED及其制备方法 |
CN115207182B (zh) * | 2022-09-15 | 2022-12-13 | 南昌凯捷半导体科技有限公司 | 具有P面薄膜导电层的红光mini LED及其制备方法 |
CN116544329A (zh) * | 2023-07-07 | 2023-08-04 | 南昌凯迅光电股份有限公司 | 带微透镜阵列结构ito薄膜的led芯片及其制备方法 |
CN116544329B (zh) * | 2023-07-07 | 2023-11-07 | 南昌凯迅光电股份有限公司 | 带微透镜阵列结构ito薄膜的led芯片及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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CN106409994B (zh) | 2019-05-14 |
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