CN108649107B - 一种多功能反射镜的紫外通孔结构的led芯片及其制备方法 - Google Patents

一种多功能反射镜的紫外通孔结构的led芯片及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108649107B
CN108649107B CN201810447535.1A CN201810447535A CN108649107B CN 108649107 B CN108649107 B CN 108649107B CN 201810447535 A CN201810447535 A CN 201810447535A CN 108649107 B CN108649107 B CN 108649107B
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
layer
electrode
type doped
doped 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.)
Active
Application number
CN201810447535.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108649107A (zh
Inventor
李国强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Heyuan Choicore Photoelectric Technology Co ltd
Original Assignee
Heyuan Choicore Photoelectric Technology Co ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Heyuan Choicore Photoelectric Technology Co ltd filed Critical Heyuan Choicore Photoelectric Technology Co ltd
Priority to CN201810447535.1A priority Critical patent/CN108649107B/zh
Publication of CN108649107A publication Critical patent/CN108649107A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108649107B publication Critical patent/CN108649107B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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
    • H01L33/04—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
    • H01L33/06—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction within the light emitting region, e.g. quantum confinement structure or tunnel barrier
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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
    • H01L33/0075—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds comprising nitride compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system
    • H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system containing nitrogen
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/44—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
    • H01L33/46—Reflective coating, e.g. dielectric Bragg reflector

Abstract

本发明公开了一种多功能反射镜的紫外通孔结构的LED芯片，包括外延衬底和在外延衬底上外延生长的LED外延片；LED外延片包括n型掺杂GaN薄膜、InGaN/GaN多量子阱和p型掺杂GaN薄膜，所述n型掺杂GaN薄膜生长在外延衬底上，所述InGaN/GaN多量子阱生长在n型掺杂GaN薄膜上，所述p型掺杂GaN薄膜生长在InGaN/GaN量子阱上；所述外延生长衬底为Si衬底、GaN衬底、蓝宝石衬底、LSAT衬底或LiGaO2衬底。本发明还提供一种多功能反射镜的紫外通孔结构的LED芯片的制备方法。本发明的该LED芯片上的反射镜保护层具有优异的热稳定性、防高温氧化和防磷酸腐蚀的特性，可兼具反射镜、反射镜保护层以及隔离层三种功能。

Description

一种多功能反射镜的紫外通孔结构的LED芯片及其制备方法
技术领域
本发明涉及LED制造领域，尤其涉及一种多功能反射镜的紫外通孔结构的 LED芯片及其制备方法。
背景技术
紫光LED是LED的新旅程，被认为是下一代光源之一。半年来，紫光LED 已然成为LED论坛、LED实验室以及LED市场的新宠之一，在国内外政策、设备完善等的推动下，UV LED的市场渗透率大大提高，长波紫外光源主要有中压汞灯、短弧超高压汞灯、氙灯、紫外金卤灯、紫外LED、美甲机、UV树脂固化、UV油墨固化、验钞、光触媒等，它们主要应用于紫外光固化、光化学合成、印刷电路板曝光和荧光探伤等方面。中波紫外光源主要指紫外线荧光灯，它具有红斑效应和保健作用，一般适用于医疗保健。而短波紫外光源包括热阴极和冷阴极低压汞灯，主要用于消毒杀菌、荧光分析及光化学等方面。
但市面上紫外芯片大部分为蓝宝石基的水平倒装结构芯片，垂直结构也仅有紫外垂直线形结构LED，上述多种紫外LED在外量子效率和、电流扩展能力上还存在很大空间。而紫外通孔结构芯片是采用光刻配合干法刻蚀的方法在外延片p-GaN表面进行打孔，孔一直延伸至n-GaN，能在孔周围形成一个3D层面的电流扩展，远优于垂直线形结构的2D电流扩展；其次，通过均匀分布的孔能够提升n-GaN表面的2D电流扩展能力并将线形结构的2D电流扩展能力转化为 3D电流扩展能力，使其电流分布均匀性得到大幅提升，光效大幅提升，并且优异的电流扩展能力能够给通孔结构芯片带来优秀的超电流驱动能力。
虽然紫外通孔结构LED芯片拥有如此多的优点，对于其是打孔结构的特性，需要在有源层内采用电感耦合等离子体的方法进行刻蚀开孔，开孔后需要采用隔离层对孔的侧壁进行保护，保护后还需要光刻再开孔，再在孔内沉积N电极金属；同时由于其是垂直结构的特性，反射镜需采用该波段反射率较高的活泼金属材料，为保证反射镜稳定性，还需沉积反射镜保护层。因此整个紫外垂直打孔结构芯片工艺流程存在如下缺陷：反射镜、反射镜保护层、MESA层、隔离层均需要开孔，需要的光刻步骤较多，工艺周期长；同时由于孔的尺寸在几十微米的尺度，孔与孔之间存在对准的问题，孔过多会存在孔之间无法对准的问题，工艺精度无法保证；过程中涉及到蒸镀或者使用大量贵金属材料成本高。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种多功能反射镜的紫外通孔结构的LED芯片，该LED芯片上的反射镜保护层具有优异的热稳定性、防高温氧化和防磷酸腐蚀的特性，可兼具反射镜、反射镜保护层以及隔离层三种功能。
本发明的目的之二在于提供一种多功能反射镜的紫外通孔结构的LED芯片的制备方法，该制备方法节省了一步金属沉积工艺和一步隔离层工艺，简化了工艺流程，大幅降低了制造成本，同时还能够满足LED芯片的高反射率和高热稳定性，非常具有竞争性。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种多功能反射镜的紫外通孔结构的LED芯片，包括外延衬底和在外延衬底上外延生长的LED外延片；LED外延片包括n型掺杂GaN薄膜、InGaN/GaN 多量子阱和p型掺杂GaN薄膜，所述n型掺杂GaN薄膜生长在外延衬底上，所述InGaN/GaN多量子阱生长在n型掺杂GaN薄膜上，所述p型掺杂GaN薄膜生长在InGaN/GaN量子阱上；所述外延生长衬底为Si衬底、GaN衬底、蓝宝石衬底、LSAT衬底或LiGaO2衬底。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
一种多功能反射镜的紫外通孔结构的LED芯片的制备方法，包括，
LED外延片生长步骤：提供外延衬底，在外延衬底上外延生长LED外延片， LED外延片包括生长在外延衬底上的n型掺杂GaN薄膜，生长在n型掺杂GaN 薄膜上的InGaN/GaN多量子阱，生长在InGaN/GaN量子阱上的p型掺杂GaN 薄膜；
CBL图形化处理步骤：在p型掺杂GaN薄膜的表面配合标准光刻工艺及电感耦合等离子体刻蚀的方法进行图形化处理，得到CBL图形；
刻蚀孔步骤：在LED外延片上利用电感耦合等离子体刻蚀的方法得到 MESA孔，所述MESA孔贯穿InGaN/GaN量子阱和p型掺杂GaN薄膜，使底部的n型掺杂GaN薄膜暴露出；
ITO电流层制备步骤：在LED外延片表面使用磁控溅射或电子束蒸发工艺，配合标准光刻工艺，制备出ITO电流层；
ITO开孔制备步骤：将ITO电流层放入退火炉中，进行退火，对退火后的 ITO电流层通过光刻及湿法腐蚀进行处理，得到ITO开孔；
p-finger图形制备步骤：在ITO电流层的表面使用磁控溅射或电子束蒸发工艺，配合标准光刻工艺制备出p-finger图形，所述p-finger图形与CBL图形形状一致并覆盖CBL图形；
多功能反射镜制备步骤：使用磁控溅射电子束蒸发工艺，形成由SiO2和 Ti3O5两种材料以ABAB的方式交替排列组成的周期结构性薄膜，配合标准光刻工艺及湿法腐蚀工艺在周期结构性薄膜上制备出具有阵列微米孔的多功能反射镜；采用腐蚀工艺处理多功能反射镜，在多功能反射镜上得到反射镜层开孔，所述反射镜层开孔覆盖MESA孔；
N电极金属填充步骤：在反射镜层开孔内填充N电极金属，得到N电极层；
金属键合层制备步骤：在N电极层表面形成第一金属键合层，提供键合衬底，在键合衬底的正面制备出第二金属键合层，在键合衬底的背面制备出第一背金层，所述键合衬底通过第一金属键合层和第二金属键合层键合；
剥离外延衬底步骤：利用机械研磨加化学蚀液腐蚀法将外延生长衬底剥离掉，对剥离后的LED芯片使用干法刻蚀将n型掺杂GaN薄膜的背面完全暴露出来，并采用化学溶液对n型掺杂GaN薄膜进行湿法粗化处理；
P电极制备步骤：在处理后的n型掺杂GaN薄膜表面制备绝缘层，并配合标准光刻及刻蚀工艺，在n型掺杂GaN薄膜表面与p-finger图形的垂直投影区域得到P电极开孔，在P电极开孔的区域形成P电极；最后得到多功能反射镜的紫外通孔结构的LED芯片。
进一步地，CBL图形化处理步骤中，刻蚀的上电极功率为200-900W，下电极功率为80-500W，刻蚀中通入O2作为反应气体。
进一步地，刻蚀孔步骤中，刻蚀的上电极功率为200-900W，下电极功率为80-500W，刻蚀速率为15埃/秒-100埃/秒。
进一步地，ITO电流层制备步骤中，使用磁控溅射或电子束蒸发工艺，配合标准光刻工艺的时间为10～600秒。
进一步地，p-finger图形制备步骤中，p-finger的电极金属为Pt、Cr、Au、 Ti、Sn、Al中的一种或任意组合，所述p-finger的电极金属的厚度为200-1000nm。
进一步地，N电极金属填充步骤中，N电极金属为Cr、Al、Ti、Pt、Au、 Sn、Ni中的一种或者任意组合，所述N电极金属的厚度为200-10000nm。
进一步地，金属键合层制备步骤中，所述第一金属键合层和所述第二金属键合层均为Sn-Ni；所述第一金属键合层的厚度为500-9000nm，所述第二金属键合层的厚度为300-50000nm。
进一步地，剥离外延衬底步骤中，化学蚀液腐蚀法中的化学蚀液为氢氟酸、硝酸和冰醋酸的一种或任意组合；湿法粗化处理的化学溶液为KOH/NaOH的热溶液或KOH/NaOH的熔融物。
进一步地，P电极制备步骤中，P电极为Cr、Ni、Ti、TiW、Pt、Au中的一种或者任意组合；所述P电极的厚度为200-8000nm。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)本发明的多功能反射镜的紫外通孔结构的LED芯片，该LED芯片上的反射镜保护层具有优异的热稳定性、防高温氧化和防磷酸腐蚀的特性，可兼具反射镜、反射镜保护层以及隔离层三种功能，相比传统紫外波段采用的Ag/Al 反射镜能够得到更高的反射率，反射率高达99％以上；
(2)本发明的多功能反射镜的紫外通孔结构的LED芯片的制备方法，该制备方法的多功能反射镜解决了传统Ag/Al紫外反射镜易被氧化的问题，无需再在表层制备反射镜保护层金属，反射镜保护层金属一般为Au、Pt等贵金属，所以大幅节省了反射镜的制备成本，节省了一步金属沉积工艺；而且多功能反射镜的其膜层可作为隔离层保护MESA孔侧壁，防止孔内沉积的N电极金属扩散进入有源层，造成发光层的损伤和漏电；相当于节省了一步隔离层的沉积节省了一步金属沉积工艺和一步隔离层工艺，简化了工艺流程，大幅降低了制造成本，同时还能够满足LED芯片的高反射率和高热稳定性，非常具有竞争性；
(3)本发明的多功能反射镜的紫外通孔结构的LED芯片的制备方法，该制备方法的CBL工艺，解决了p电极附近电流分布均匀性得到大幅提升，在通孔的基础上进一步增加电流分布均匀性，使得光效大幅提升。
附图说明
图1为实施例3的制备方法的LED外延片生长步骤的示意图；
图2为实施例3的制备方法的CBL图形化处理步骤的示意图；
图3为实施例3的制备方法的刻蚀孔步骤的示意图；
图4为实施例3的制备方法的ITO电流层制备步骤的示意图；
图5为实施例3的制备方法的ITO开孔制备步骤的示意图；
图6为实施例3的制备方法的p-finger图形制备步骤的示意图；
图7为实施例3的制备方法的多功能反射镜制备步骤的示意图；
图8为实施例3的制备方法的N电极金属填充步骤的示意图；
图9为实施例3的制备方法的金属键合层制备步骤的示意图；
图10为实施例3的制备方法的剥离外延衬底步骤的示意图；
图11为实施例3的制备方法的P电极制备步骤的示意图；
图12为实施例3的多功能反射镜的结构图；
图13为实施例1中的LED芯片的片内上中左右下五个位置在UVA波段的反射率分布图；
图14为实施例1所提供的LED芯片在同尺寸下的光输出功率mapping图。
图中：100、生长衬底；101、n型掺杂GaN薄膜；102、InGaN/GaN多量子阱；103、p型掺杂GaN薄膜；104、CBL图形；105、MESA孔；106、ITO电流层；107、ITO开孔；108、ITO走道；109、p-finger图形；110、多功能反射镜；111、反射镜层开孔；112、N电极金属；113、第一金属键合层；114、绝缘层；115、P电极开孔；116、P电极；200、键合衬底；201、第二金属键合层； 202、第一背金层；301、SiO2层；302、Ti3O5层。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
一种多功能反射镜的紫外通孔结构的LED芯片，包括外延衬底和在外延衬底上外延生长的LED外延片；LED外延片包括n型掺杂GaN薄膜、InGaN/GaN 多量子阱和p型掺杂GaN薄膜，n型掺杂GaN薄膜生长在外延衬底上， InGaN/GaN多量子阱生长在n型掺杂GaN薄膜上，p型掺杂GaN薄膜生长在 InGaN/GaN量子阱上；外延生长衬底为Si衬底、GaN衬底、蓝宝石衬底、LSAT (钽铝酸锶镧)衬底或LiGaO2(镓酸锂)衬底。
上述多功能反射镜的紫外通孔结构的LED芯片的制备方法，包括，
LED外延片生长步骤：提供外延衬底，在外延衬底上外延生长LED外延片， LED外延片包括生长在外延衬底上的n型掺杂GaN薄膜，生长在n型掺杂GaN 薄膜上的InGaN/GaN多量子阱，生长在InGaN/GaN量子阱上的p型掺杂GaN 薄膜；
CBL图形化处理步骤：在p型掺杂GaN薄膜的表面配合标准光刻工艺及电感耦合等离子体刻蚀的方法进行图形化处理，达到形成肖特基接触之效果，可改善电流拥堵现象，进而提升亮度，得到CBL图形；
刻蚀孔步骤：在LED外延片上利用电感耦合等离子体刻蚀的方法得到 MESA孔，MESA孔贯穿InGaN/GaN量子阱和p型掺杂GaN薄膜，使底部的n 型掺杂GaN薄膜暴露出；
ITO电流层制备步骤：在LED外延片表面使用磁控溅射或电子束蒸发工艺，配合标准光刻工艺，制备出ITO电流层；
ITO开孔制备步骤：将ITO电流层放入退火炉中，进行退火，对退火后的 ITO电流层通过光刻及湿法腐蚀进行处理，得到ITO开孔，湿法腐蚀可用ITO 腐蚀液；
p-finger图形制备步骤：在ITO电流层的表面使用磁控溅射或电子束蒸发工艺，配合标准光刻工艺制备出p-finger图形，p-finger图形与CBL图形形状一致并覆盖CBL图形；
多功能反射镜制备步骤：使用磁控溅射电子束蒸发工艺，形成由SiO2和 Ti3O5两种材料以ABAB的方式交替排列组成的周期结构性薄膜，配合标准光刻工艺及湿法腐蚀工艺在周期结构性薄膜上制备出具有阵列微米孔的多功能反射镜；多功能反射镜使用磁控溅射电子束蒸发工艺，腔体温度为100～200℃，以 SiO2/Ti3O5为一个周期，重复20～35个周期，周期的开始与结尾必须都为SiO2膜层，多功能反射镜每层材料的光学厚度为中心反射波长的1/4，SiO2每一层膜层厚度范围60nm～150nm，Ti3O5每一层膜层厚度范围30nm～80nm，采用腐蚀工艺处理多功能反射镜，腐蚀液为BOE溶液，在多功能反射镜上得到反射镜层开孔，反射镜层开孔覆盖MESA孔；
N电极金属填充步骤：在反射镜层开孔内填充N电极金属，得到N电极层；
金属键合层制备步骤：在N电极层表面形成第一金属键合层，提供键合衬底，在键合衬底的正面制备出第二金属键合层，在键合衬底的背面制备出第一背金层，键合衬底通过第一金属键合层和第二金属键合层键合；
剥离外延衬底步骤：利用机械研磨加化学蚀液腐蚀法将外延生长衬底剥离掉并腐蚀残余外延生长衬底，对剥离后的LED芯片使用干法刻蚀将n型掺杂 GaN薄膜的背面完全暴露出来，并采用化学溶液对n型掺杂GaN薄膜进行湿法粗化处理以减少GaN-空气界面的全反射效应；
P电极制备步骤：在处理后的n型掺杂GaN薄膜表面制备绝缘层，并配合标准光刻及刻蚀工艺，在n型掺杂GaN薄膜表面与p-finger图形的垂直投影区域得到P电极开孔，在P电极开孔的区域形成P电极；最后得到多功能反射镜的紫外通孔结构的LED芯片。
作为进一步地实施方式，CBL图形化处理步骤中，刻蚀的上电极功率为 200-900W，下电极功率为80-500W，刻蚀中通入O2作为反应气体。
作为进一步地实施方式，刻蚀孔步骤中，刻蚀的上电极功率为200-900W，下电极功率为80-500W，刻蚀速率为15埃/秒-100埃/秒。
作为进一步地实施方式，ITO电流层制备步骤中，使用磁控溅射或电子束蒸发工艺，配合标准光刻工艺的时间为10～600秒。
作为进一步地实施方式，p-finger图形制备步骤中，p-finger的电极金属为 Pt、Cr、Au、Ti、Sn、Al中的一种或任意组合，p-finger的电极金属的厚度为 200-1000nm。
作为进一步地实施方式，N电极金属填充步骤中，N电极金属为Cr、Al、 Ti、Pt、Au、Sn、Ni中的一种或者任意组合，N电极金属的厚度为200-10000nm。
作为进一步地实施方式，金属键合层制备步骤中，第一金属键合层和第二金属键合层均为Sn-Ni；第一金属键合层的厚度为500-9000nm，第二金属键合层的厚度为300-50000nm。
作为进一步地实施方式，剥离外延衬底步骤中，化学蚀液腐蚀法中的化学蚀液为氢氟酸、硝酸和冰醋酸的一种或任意组合；湿法粗化处理的化学溶液为 KOH/NaOH的热溶液或KOH/NaOH的熔融物。
作为进一步地实施方式，P电极制备步骤中，P电极为Cr、Ni、Ti、TiW、Pt、Au中的一种或者任意组合；P电极的厚度为200-8000nm。
以下是本发明具体的实施例，在下述实施例中所采用的原材料、设备等除特殊限定外均可以通过购买方式获得。
实施例1：
一种多功能反射镜的紫外通孔结构的LED芯片的制备方法，包括，
LED外延片生长步骤：提供外延衬底，在外延衬底上外延生长LED外延片， LED外延片包括生长在外延衬底上的n型掺杂GaN薄膜，生长在n型掺杂GaN 薄膜上的InGaN/GaN多量子阱，生长在InGaN/GaN量子阱上的p型掺杂GaN 薄膜，外延生长衬底为Si衬底、GaN衬底、蓝宝石衬底、LSAT衬底或LiGaO2衬底，其中Si衬底(111)面为外延面；
CBL图形化处理步骤：在p型掺杂GaN薄膜的表面配合标准光刻工艺及电感耦合等离子体刻蚀的方法进行图形化处理，刻蚀的上电极功率为200W，下电极功率为80W，刻蚀中通入O2作为反应气体，达到形成肖特基接触之效果，可改善电流拥堵现象，进而提升亮度，得到CBL图形；
刻蚀孔步骤：在LED外延片上利用电感耦合等离子体刻蚀的方法得到 MESA孔，刻蚀的上电极功率为200W，下电极功率为80-500W，刻蚀速率为 15埃/秒，MESA孔贯穿InGaN/GaN量子阱和p型掺杂GaN薄膜，使底部的n 型掺杂GaN薄膜暴露出；
ITO电流层制备步骤：在LED外延片表面使用磁控溅射或电子束蒸发工艺，配合标准光刻工艺，时间为10秒，制备出ITO电流层；
ITO开孔制备步骤：将ITO电流层放入退火炉中，进行退火，对退火后的 ITO电流层通过光刻及湿法腐蚀进行处理，得到ITO开孔，湿法腐蚀可用ITO 腐蚀液；
p-finger图形制备步骤：在ITO电流层的表面使用磁控溅射或电子束蒸发工艺，配合标准光刻工艺制备出p-finger图形，p-finger图形与CBL图形形状一致并覆盖CBL图形，p-finger的电极金属为Pt、Cr、Au、Ti、Sn、Al中的一种或任意组合，p-finger的电极金属的厚度为200nm；
多功能反射镜制备步骤：使用磁控溅射电子束蒸发工艺，形成由SiO2和 Ti3O5两种材料以ABAB的方式交替排列组成的周期结构性薄膜，配合标准光刻工艺及湿法腐蚀工艺在周期结构性薄膜上制备出具有阵列微米孔的多功能反射镜；多功能反射镜使用磁控溅射电子束蒸发工艺，腔体温度为100℃，以 SiO2/Ti3O5为一个周期，重复20～35个周期，周期的开始与结尾必须都为SiO2膜层，多功能反射镜每层材料的光学厚度为中心反射波长的1/4，SiO2每一层膜层厚度范围60nm，Ti3O5每一层膜层厚度范围30nm，采用腐蚀工艺处理多功能反射镜，腐蚀液为BOE溶液，在多功能反射镜上得到反射镜层开孔，反射镜层开孔覆盖MESA孔；
N电极金属填充步骤：在反射镜层开孔内填充N电极金属，N电极金属为 Cr、Al、Ti、Pt、Au、Sn、Ni中的一种或者任意组合，N电极金属的厚度为800nm，得到N电极层；
金属键合层制备步骤：在N电极层表面形成第一金属键合层，提供键合衬底，在键合衬底的正面制备出第二金属键合层，在键合衬底的背面制备出第一背金层，键合衬底通过第一金属键合层和第二金属键合层键合，第一金属键合层和第二金属键合层均为Sn-Ni；第一金属键合层的厚度为900nm，第二金属键合层的厚度为800nm；
剥离外延衬底步骤：利用机械研磨加化学蚀液腐蚀法将外延生长衬底剥离掉并腐蚀残余外延生长衬底，化学蚀液腐蚀法中的化学蚀液为氢氟酸、硝酸和冰醋酸的一种或任意组合，对剥离后的LED芯片使用干法刻蚀将n型掺杂GaN 薄膜的背面完全暴露出来，并采用化学溶液对n型掺杂GaN薄膜进行湿法粗化处理以减少GaN-空气界面的全反射效应，化学溶液为KOH/NaOH的热溶液或 KOH/NaOH的熔融物；
P电极制备步骤：在处理后的n型掺杂GaN薄膜表面制备绝缘层，并配合标准光刻及刻蚀工艺，在n型掺杂GaN薄膜表面与p-finger图形的垂直投影区域得到P电极开孔，在P电极开孔的区域形成P电极，P电极为Cr、Ni、Ti、 TiW、Pt、Au中的一种或者任意组合；P电极的厚度为200nm；最后得到多功能反射镜的紫外通孔结构的LED芯片。
实施例2：
一种多功能反射镜的紫外通孔结构的LED芯片的制备方法，包括，
LED外延片生长步骤：提供外延衬底，在外延衬底上外延生长LED外延片， LED外延片包括生长在外延衬底上的n型掺杂GaN薄膜，生长在n型掺杂GaN 薄膜上的InGaN/GaN多量子阱，生长在InGaN/GaN量子阱上的p型掺杂GaN 薄膜，外延生长衬底为Si衬底、GaN衬底、蓝宝石衬底、LSAT衬底或LiGaO2衬底，其中Si衬底(111)面为外延面；
CBL图形化处理步骤：在p型掺杂GaN薄膜的表面配合标准光刻工艺及电感耦合等离子体刻蚀的方法进行图形化处理，刻蚀的上电极功率为900W，下电极功率为500W，刻蚀中通入O2作为反应气体，达到形成肖特基接触之效果，可改善电流拥堵现象，进而提升亮度，得到CBL图形；
刻蚀孔步骤：在LED外延片上利用电感耦合等离子体刻蚀的方法得到 MESA孔，刻蚀的上电极功率为900W，下电极功率为80-500W，刻蚀速率为 80埃/秒，MESA孔贯穿InGaN/GaN量子阱和p型掺杂GaN薄膜，使底部的n 型掺杂GaN薄膜暴露出；
ITO电流层制备步骤：在LED外延片表面使用磁控溅射或电子束蒸发工艺，配合标准光刻工艺，时间为300秒，制备出ITO电流层；
ITO开孔制备步骤：将ITO电流层放入退火炉中，进行退火，对退火后的ITO电流层通过光刻及湿法腐蚀进行处理，得到ITO开孔，湿法腐蚀可用ITO 腐蚀液；
p-finger图形制备步骤：在ITO电流层的表面使用磁控溅射或电子束蒸发工艺，配合标准光刻工艺制备出p-finger图形，p-finger图形与CBL图形形状一致并覆盖CBL图形，p-finger的电极金属为Pt、Cr、Au、Ti、Sn、Al中的一种或任意组合，p-finger的电极金属的厚度为800nm；
多功能反射镜制备步骤：使用磁控溅射电子束蒸发工艺，形成由SiO2和 Ti3O5两种材料以ABAB的方式交替排列组成的周期结构性薄膜，配合标准光刻工艺及湿法腐蚀工艺在周期结构性薄膜上制备出具有阵列微米孔的多功能反射镜；多功能反射镜使用磁控溅射电子束蒸发工艺，腔体温度为200℃，以 SiO2/Ti3O5为一个周期，重复35个周期，周期的开始与结尾必须都为SiO2膜层，多功能反射镜每层材料的光学厚度为中心反射波长的1/4，SiO2每一层膜层厚度范围150nm，Ti3O5每一层膜层厚度范围80nm，采用腐蚀工艺处理多功能反射镜，腐蚀液为BOE溶液，在多功能反射镜上得到反射镜层开孔，反射镜层开孔覆盖MESA孔；
N电极金属填充步骤：在反射镜层开孔内填充N电极金属，N电极金属为 Cr、Al、Ti、Pt、Au、Sn、Ni中的一种或者任意组合，N电极金属的厚度为5000nm，得到N电极层；
金属键合层制备步骤：在N电极层表面形成第一金属键合层，提供键合衬底，在键合衬底的正面制备出第二金属键合层，在键合衬底的背面制备出第一背金层，键合衬底通过第一金属键合层和第二金属键合层键合，第一金属键合层和第二金属键合层均为Sn-Ni；第一金属键合层的厚度为2000nm，第二金属键合层的厚度为10000nm；
剥离外延衬底步骤：利用机械研磨加化学蚀液腐蚀法将外延生长衬底剥离掉并腐蚀残余外延生长衬底，化学蚀液腐蚀法中的化学蚀液为氢氟酸、硝酸和冰醋酸的一种或任意组合，对剥离后的LED芯片使用干法刻蚀将n型掺杂GaN 薄膜的背面完全暴露出来，并采用化学溶液对n型掺杂GaN薄膜进行湿法粗化处理以减少GaN-空气界面的全反射效应，化学溶液为KOH/NaOH的热溶液或 KOH/NaOH的熔融物；
P电极制备步骤：在处理后的n型掺杂GaN薄膜表面制备绝缘层，并配合标准光刻及刻蚀工艺，在n型掺杂GaN薄膜表面与p-finger图形的垂直投影区域得到P电极开孔，在P电极开孔的区域形成P电极，P电极为Cr、Ni、Ti、 TiW、Pt、Au中的一种或者任意组合；P电极的厚度为3000nm；最后得到多功能反射镜的紫外通孔结构的LED芯片。
实施例3：
参照图1-12，一种多功能反射镜的紫外通孔结构的LED芯片的制备方法，包括，
LED外延片生长步骤：提供外延衬底，在外延衬底上外延生长LED外延片， LED外延片包括生长在外延衬底上的n型掺杂GaN薄膜101，生长在n型掺杂 GaN薄膜101上的InGaN/GaN多量子阱102，生长在InGaN/GaN量子阱上的p 型掺杂GaN薄膜103，外延生长衬底100为Si衬底、GaN衬底、蓝宝石衬底、 LSAT衬底或LiGaO2衬底，其中Si衬底(111)面为外延面；
CBL图形104化处理步骤：在p型掺杂GaN薄膜103的表面配合标准光刻工艺及电感耦合等离子体刻蚀的方法进行图形化处理，刻蚀的上电极功率为 500W，下电极功率为100W，刻蚀中通入O2作为反应气体，达到形成肖特基接触之效果，可改善电流拥堵现象，进而提升亮度，得到CBL图形104；
刻蚀孔步骤：在LED外延片上利用电感耦合等离子体刻蚀的方法得到 MESA孔105，刻蚀的上电极功率为600W，下电极功率为200W，刻蚀速率为 60埃/秒，MESA孔105贯穿InGaN/GaN量子阱和p型掺杂GaN薄膜103，使底部的n型掺杂GaN薄膜101暴露出；
ITO电流层106制备步骤：在LED外延片表面使用磁控溅射或电子束蒸发工艺，配合标准光刻工艺，时间为100秒，制备出ITO电流层106；
ITO开孔107制备步骤：将ITO电流层106放入退火炉中，进行退火，对退火后的ITO电流层106通过光刻及湿法腐蚀进行处理，得到ITO开孔107，ITO 开孔107旁为ITO走道108湿法腐蚀可用ITO腐蚀液；
p-finger图形109制备步骤：在ITO电流层106的表面使用磁控溅射或电子束蒸发工艺，配合标准光刻工艺制备出p-finger图形109，p-finger图形109与 CBL图形104形状一致并覆盖CBL图形104，p-finger的电极金属为Pt、Cr、 Au、Ti、Sn、Al中的一种或任意组合，p-finger的电极金属的厚度为500nm；
多功能反射镜110制备步骤：使用磁控溅射电子束蒸发工艺，形成由SiO2层301和Ti3O5层302两种材料以ABAB的方式交替排列组成的周期结构性薄膜，配合标准光刻工艺及湿法腐蚀工艺在周期结构性薄膜上制备出具有阵列微米孔的多功能反射镜110；多功能反射镜110使用磁控溅射电子束蒸发工艺，腔体温度为100～200℃，以SiO2/Ti3O5为一个周期，重复20～35个周期，周期的开始与结尾必须都为SiO2膜层，多功能反射镜110每层材料的光学厚度为中心反射波长的1/4，SiO2每一层膜层厚度范围90nm，Ti3O5每一层膜层厚度范围50nm，采用腐蚀工艺处理多功能反射镜110，腐蚀液为BOE溶液，在多功能反射镜110 上得到反射镜层开孔111，反射镜层开孔111覆盖MESA孔105；
N电极金属112填充步骤：在反射镜层开孔111内填充N电极金属112，N 电极金属112为Cr、Al、Ti、Pt、Au、Sn、Ni中的一种或者任意组合，N电极金属112的厚度为900nm，得到N电极层；
金属键合层制备步骤：在N电极层表面形成第一金属键合层113，提供键合衬底200，在键合衬底200的正面制备出第二金属键合层201，在键合衬底200 的背面制备出第一背金层202，键合衬底200通过第一金属键合层113和第二金属键合层201键合，第一金属键合层113和第二金属键合层201均为Sn-Ni；第一金属键合层的厚度为900nm，第二金属键合层的厚度为1200nm；
剥离外延衬底步骤：利用机械研磨加化学蚀液腐蚀法将外延生长衬底100 剥离掉并腐蚀残余外延生长衬底100，化学蚀液腐蚀法中的化学蚀液为氢氟酸、硝酸和冰醋酸的一种或任意组合，对剥离后的LED芯片使用干法刻蚀将n型掺杂GaN薄膜101的背面完全暴露出来，并采用化学溶液对n型掺杂GaN薄膜 101进行湿法粗化处理以减少GaN-空气界面的全反射效应，化学溶液为 KOH/NaOH的热溶液或KOH/NaOH的熔融物；
P电极116制备步骤：在处理后的n型掺杂GaN薄膜101表面制备绝缘层 114，并配合标准光刻及刻蚀工艺，在n型掺杂GaN薄膜101表面与p-finger图形109的垂直投影区域得到P电极开孔115，在P电极开孔115的区域形成P 电极116，P电极116为Cr、Ni、Ti、TiW、Pt、Au中的一种或者任意组合；P 电极116的厚度为800nm；最后得到多功能反射镜110的紫外通孔结构的LED 芯片。
由图13-14可见，本发明的LED芯片相比传统紫外波段采用的Ag/Al反射镜能够得到更高的反射率，反射率高达99％以上；而且同尺寸同测试条件LOP 值390～400mW，较传统紫光垂直线性结构芯片350mA测试LOP值350mW左右。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种多功能反射镜的紫外通孔结构的LED芯片，其特征在于，包括外延衬底和在外延衬底上外延生长的LED外延片；LED外延片包括n型掺杂GaN薄膜、InGaN/GaN多量子阱和p型掺杂GaN薄膜，所述n型掺杂GaN薄膜生长在外延衬底上，所述InGaN/GaN多量子阱生长在n型掺杂GaN薄膜上，所述p型掺杂GaN薄膜生长在InGaN/GaN量子阱上；所述外延生长衬底为Si衬底、GaN衬底、蓝宝石衬底、LSAT衬底或LiGaO2衬底；
多功能反射镜的紫外通孔结构的LED芯片的制备方法，包括以下步骤：
LED外延片生长步骤：提供外延衬底，在外延衬底上外延生长LED外延片，LED外延片包括生长在外延衬底上的n型掺杂GaN薄膜，生长在n型掺杂GaN薄膜上的InGaN/GaN多量子阱，生长在InGaN/GaN量子阱上的p型掺杂GaN薄膜；
CBL图形化处理步骤：在p型掺杂GaN薄膜的表面配合标准光刻工艺及电感耦合等离子体刻蚀的方法进行图形化处理，得到CBL图形；
刻蚀孔步骤：在LED外延片上利用电感耦合等离子体刻蚀的方法得到MESA孔，所述MESA孔贯穿InGaN/GaN量子阱和p型掺杂GaN薄膜，使底部的n型掺杂GaN薄膜暴露出；
ITO电流层制备步骤：在LED外延片表面使用磁控溅射或电子束蒸发工艺，配合标准光刻工艺，制备出ITO电流层；
ITO开孔制备步骤：将ITO电流层放入退火炉中，进行退火，对退火后的ITO电流层通过光刻及湿法腐蚀进行处理，得到ITO开孔；
p-finger图形制备步骤：在ITO电流层的表面使用磁控溅射或电子束蒸发工艺，配合标准光刻工艺制备出p-finger图形，所述p-finger图形与CBL图形形状一致并覆盖CBL图形；
多功能反射镜制备步骤：使用磁控溅射电子束蒸发工艺，形成由SiO2和Ti3O5两种材料以ABAB的方式交替排列组成的周期结构性薄膜，配合标准光刻工艺及湿法腐蚀工艺在周期结构性薄膜上制备出具有阵列微米孔的多功能反射镜；采用腐蚀工艺处理多功能反射镜，在多功能反射镜上得到反射镜层开孔，所述反射镜层开孔覆盖MESA孔；
N电极金属填充步骤：在反射镜层开孔内填充N电极金属，得到N电极层；
金属键合层制备步骤：在N电极层表面形成第一金属键合层，提供键合衬底，在键合衬底的正面制备出第二金属键合层，在键合衬底的背面制备出第一背金层，所述键合衬底通过第一金属键合层和第二金属键合层键合；
剥离外延衬底步骤：利用机械研磨加化学蚀液腐蚀法将外延生长衬底剥离掉，对剥离后的LED芯片使用干法刻蚀将n型掺杂GaN薄膜的背面完全暴露出来，并采用化学溶液对n型掺杂GaN薄膜进行湿法粗化处理；
P电极制备步骤：在处理后的n型掺杂GaN薄膜表面制备绝缘层，并配合标准光刻及刻蚀工艺，在n型掺杂GaN薄膜表面与p-finger图形的垂直投影区域得到P电极开孔，在P电极开孔的区域形成P电极；最后得到多功能反射镜的紫外通孔结构的LED芯片。
2.如权利要求1所述的紫外通孔结构的LED芯片，其特征在于，CBL图形化处理步骤中，刻蚀的上电极功率为200-900W，下电极功率为80-500W，刻蚀中通入O2作为反应气体。
3.如权利要求1所述的紫外通孔结构的LED芯片，其特征在于，刻蚀孔步骤中，刻蚀的上电极功率为200-900W，下电极功率为80-500W，刻蚀速率为15埃/秒-100埃/秒。
4.如权利要求1所述的紫外通孔结构的LED芯片，其特征在于，ITO电流层制备步骤中，使用磁控溅射或电子束蒸发工艺，配合标准光刻工艺的时间为10～600秒。
5.如权利要求1所述的紫外通孔结构的LED芯片，其特征在于，p-finger图形制备步骤中，p-finger的电极金属为Pt、Cr、Au、Ti、Sn、Al中的一种或任意组合，所述p-finger的电极金属的厚度为200-1000nm。
6.如权利要求1所述的紫外通孔结构的LED芯片，其特征在于，N电极金属填充步骤中，N电极金属为Cr、Al、Ti、Pt、Au、Sn、Ni中的一种或者任意组合，所述N电极金属的厚度为200-10000nm。
7.如权利要求1所述的紫外通孔结构的LED芯片，其特征在于，金属键合层制备步骤中，所述第一金属键合层和所述第二金属键合层均为Sn-Ni；所述第一金属键合层的厚度为500-9000nm，所述第二金属键合层的厚度为300-50000nm。
8.如权利要求1所述的紫外通孔结构的LED芯片，其特征在于，剥离外延衬底步骤中，化学蚀液腐蚀法中的化学蚀液为氢氟酸、硝酸和冰醋酸的一种或任意组合；湿法粗化处理的化学溶液为KOH/NaOH的热溶液或KOH/NaOH的熔融物。
9.如权利要求1所述的紫外通孔结构的LED芯片，其特征在于，P电极制备步骤中，P电极为Cr、Ni、Ti、TiW、Pt、Au中的一种或者任意组合；所述P电极的厚度为200-8000nm。
CN201810447535.1A 2018-05-11 2018-05-11 一种多功能反射镜的紫外通孔结构的led芯片及其制备方法 Active CN108649107B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810447535.1A CN108649107B (zh) 2018-05-11 2018-05-11 一种多功能反射镜的紫外通孔结构的led芯片及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810447535.1A CN108649107B (zh) 2018-05-11 2018-05-11 一种多功能反射镜的紫外通孔结构的led芯片及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108649107A CN108649107A (zh) 2018-10-12
CN108649107B true CN108649107B (zh) 2020-04-07

Family

ID=63754553

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810447535.1A Active CN108649107B (zh) 2018-05-11 2018-05-11 一种多功能反射镜的紫外通孔结构的led芯片及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108649107B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111081835A (zh) * 2019-12-21 2020-04-28 华南理工大学 一种led芯片及其制备方法
CN111430522A (zh) * 2020-05-09 2020-07-17 东莞市中晶半导体科技有限公司 Led芯片、led显示屏模组及制作方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10326050B2 (en) * 2015-02-16 2019-06-18 Seoul Viosys Co., Ltd. Light-emitting device with improved light extraction efficiency
TWI583020B (zh) * 2015-07-06 2017-05-11 隆達電子股份有限公司 發光元件及發光裝置
CN106025010A (zh) * 2016-07-19 2016-10-12 厦门乾照光电股份有限公司 一种基于导电dbr结构的倒装led芯片及其制作方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108649107A (zh) 2018-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8735185B2 (en) Light emitting device and fabrication method thereof
US7704764B2 (en) Fabrication method of GaN power LEDs with electrodes formed by composite optical coatings
JP5334601B2 (ja) 半導体発光ダイオード素子及び半導体発光装置
US20130146936A1 (en) Light emitting diode chip, light emitting diode package structure, and method for forming the same
TW201214747A (en) Method of fabricating a light-emitting diode
CN110993762B (zh) 基于III族氮化物半导体的Micro-LED阵列器件及其制备方法
JP2005150675A (ja) 半導体発光ダイオードとその製造方法
CN108389955B (zh) 一种孔内无氧干法刻蚀降低3d通孔超结构led芯片电压的方法
CN111146314B (zh) 提高氮化物半导体紫外发光二极管取光效率的方法及应用
US9728670B2 (en) Light-emitting diode and manufacturing method therefor
JP2018049949A (ja) 窒化アルミニウム系半導体深紫外発光素子
CN108649107B (zh) 一种多功能反射镜的紫外通孔结构的led芯片及其制备方法
CN104285307A (zh) 高效发光二极管及其制造方法
CN111599910A (zh) 一种垂直结构led芯片及其制备方法
CN105679895A (zh) 一种垂直紫外led芯片的制备方法
CN114725269A (zh) 一种垂直结构led芯片及其制备方法
CN108847438A (zh) 一种led芯片及其制造方法
CN111029442B (zh) Iii族氮化物紫外发光二极管及其制作方法
CN114744089A (zh) 一种uvc led芯片及其制备方法
CN107910420A (zh) 一种紫外发光二极管及制备方法
CN102655195A (zh) 发光二极管及其制造方法
CN107359223B (zh) 发光二极管及其制作方法
KR20210012354A (ko) 발광소자 및 이의 제조방법
CN102456784B (zh) 发光二极管及其制造方法
KR20210023423A (ko) 발광소자 및 이의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant