CN109545930A - 一种提高倒装led芯片发光效率的工艺制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于LED芯片技术领域，提供一种提高倒装LED芯片发光效率的工艺制作方法，选取一倒装LED芯片‑淀积Ni薄膜‑形成图形化Ni纳米颗粒掩膜层‑刻蚀蓝宝石衬底‑得到表面粗化的蓝宝石衬底；本发明通过制作自组装Ni纳米掩膜板，在Ni纳米掩膜板的遮挡下，对衬底表面进行刻蚀来达到表面粗糙的目的，从而能够提高倒装LED芯片发光效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高倒装LED芯片发光效率的工艺制作方法，属于LED芯片技术领域。
背景技术
目前高质量LED芯片的内量子效率已经达到很高，但LED芯片的发光效率仍然很低，光提取效率成为限制其发光效率提高的重要因素。如何提高蓝光LED的光提取效率成为国内外争相研究的热点。
在诸多蓝光LED芯片光提取效率提高技术中，表面粗化是最为流行的方法，因为表面粗化在不增加工艺复杂度和芯片制造成本的基础上，可以实现LED芯片光提取效率最大程度的提高，其原理是在粗糙面上光容易发生散射现象，光经粗糙面散射后部分逃离半导体而不受入射角影响，从而能够提高光在LED芯片中的出射几率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全新的增加衬底表面粗糙度的方法，来提高倒装LED芯片的发光效率，具体是通过制作自组装Ni纳米模板，在其掩膜下，对衬底表面进行刻蚀来达到表面粗糙的目的。
为实现以上技术目的，本发明采用的技术方案是：一种提高倒装LED芯片发光效率的工艺制作方法，其特征是，包括如下步骤：
步骤一. 选取一倒装LED芯片，所述倒装LED芯片包括蓝宝石衬底、位于蓝宝石衬底下方的GaN外延层、用于引出P-GaN的P电极和用于引出N-GaN的N电极；
步骤二. 通过电子束蒸发，在所述蓝宝石衬底上淀积Ni薄膜；
步骤三. 对Ni薄膜（005）进行RTA快速退火处理，形成图形化Ni纳米颗粒掩膜层（006）；
步骤四. 在图形化Ni纳米颗粒掩膜层（006）的遮挡下，利用电感耦合等离子体刻蚀工艺，对蓝宝石衬底（001）进行刻蚀；
步骤五. 采用稀释的HCL溶液，将图形化Ni纳米颗粒掩膜层（006）洗掉，得到表面粗化的蓝宝石衬底（001）。
进一步地，所述倒装LED芯片包括倒装高压LED芯片、倒装微显示LED器件。
进一步地，所述步骤二中，所述Ni薄膜的厚度为4nm~10nm。
进一步地，所述步骤三中，形成图形化Ni纳米颗粒掩膜层（006）的具体过程为，由于Ni薄膜005较薄，Ni纳米颗粒很小，在RTA高温退火下，Ni纳米颗粒被激活会发生球聚反应，使Ni薄膜005里的Ni纳米颗粒一簇一簇聚集在一起，降温固化后形成图形化Ni纳米颗粒掩膜层006。
进一步地，所述步骤五中，腐蚀图形化Ni纳米颗粒掩膜层采用的HCL溶液的浓度为10%-30%。
从以上描述可以看出，本发明的有益效果在于：
1）本发明通过制作自组装Ni纳米掩膜板，在Ni纳米掩膜板的遮挡下，对蓝宝石衬底表面进行刻蚀来达到表面粗糙的目的，从而能够提高倒装LED芯片发光效率；
2）本发明适用于所有LED倒装芯片，包括倒装高压LED芯片、倒装微显示LED器件等。
附图说明
图1为本发明在蓝宝石衬底上淀积Ni薄膜后的剖视结构示意图。
图2为本发明形成图形化Ni纳米颗粒掩膜层的剖视结构示意图。
图3为本发明刻蚀蓝宝石衬底的剖视结构示意图。
图4为本发明得到表面粗化的LED倒装芯片剖视结构示意图。
附图标记说明：001-蓝宝石衬底、002-GaN外延层、003-P电极、004-N电极、005-Ni薄膜、006-图形化Ni纳米颗粒掩膜层。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：一种提高倒装LED芯片发光效率的工艺制作方法，包括如下步骤：
步骤一. 按照常规倒装LED芯片工艺完成芯片的前道制作，直至蓝宝石衬底001减薄抛光工艺完成；所述倒装LED芯片包括蓝宝石衬底001、位于蓝宝石衬底001下方的GaN外延层002、用于引出P-GaN的P电极003和用于引出N-GaN的N电极004；
本实施例中的倒装LED芯片包括倒装高压LED芯片、倒装微显示LED器件；
步骤二. 通过电子束蒸发，在所述蓝宝石衬底001上淀积Ni薄膜005；
本实施例中Ni薄膜005的厚度约为6nm；
步骤三. 对Ni薄膜005进行RTA快速退火处理，形成图形化Ni纳米颗粒掩膜层006；
形成图形化Ni纳米颗粒掩膜层006的具体过程为，由于Ni薄膜005较薄，Ni纳米颗粒很小，在RTA高温退火下，Ni纳米颗粒被激活会发生球聚反应，使Ni薄膜005里的Ni纳米颗粒一簇一簇聚集在一起，降温固化后形成图形化Ni纳米颗粒掩膜层006；
本实施例中Ni薄膜005的厚度约为6nm，RTA退火温度约800℃，退火时间约3min，Ni薄膜005发生球聚反应可以形成Ni纳米颗粒直径约为300nm，
步骤四. 在图形化Ni纳米颗粒掩膜层006的遮挡下，利用电感耦合等离子体刻蚀工艺，对蓝宝石衬底001进行刻蚀；
步骤五. 采用稀释的HCL溶液，将图形化Ni纳米颗粒掩膜层006洗掉，得到表面粗化的蓝宝石衬底001。
湿法腐蚀图形化Ni纳米颗粒掩膜层006采用的HCL溶液的浓度为10%-30%。
本发明中的不同厚度的Ni薄膜005，不同RTA合金退火条件，形成的Ni纳米颗粒形貌尺寸会有所不同；进而会影响蓝宝石衬底001表面粗化结构的形貌。
能提高倒装LED芯片发光效率的结构，包括倒装LED芯片，所述倒装LED芯片包括蓝宝石衬底001、位于蓝宝石衬底001下方的GaN外延层002、用于引出P-GaN的P电极003和用于引出N-GaN的N电极004；在蓝宝石衬底001上表面具有粗化结构，粗化结构能够光在LED芯片中的出射几率，从而提高倒装LED芯片发光效率。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种提高倒装LED芯片发光效率的工艺制作方法，其特征是，包括如下步骤：
步骤一. 选取一倒装LED芯片，所述倒装LED芯片包括蓝宝石衬底（001）、位于蓝宝石衬底（001）下方的GaN外延层（002）、用于引出P-GaN的P电极（003）和用于引出N-GaN的N电极（004）；
步骤二. 通过电子束蒸发，在所述蓝宝石衬底（001）上淀积Ni薄膜（005）；
步骤三. 对Ni薄膜（005）进行RTA快速退火处理，形成图形化Ni纳米颗粒掩膜层（006）；
步骤四. 在图形化Ni纳米颗粒掩膜层（006）的遮挡下，利用电感耦合等离子体刻蚀工艺，对蓝宝石衬底（001）进行刻蚀；
步骤五. 采用稀释的HCL溶液，将图形化Ni纳米颗粒掩膜层（006）洗掉，得到表面粗化的蓝宝石衬底（001）。
2.根据权利要求1所述的一种提高倒装LED芯片发光效率的工艺制作方法，其特征在于，所述倒装LED芯片包括倒装高压LED芯片、倒装微显示LED器件。
3.根据权利要求1所述的一种提高倒装LED芯片发光效率的工艺制作方法，其特征在于，所述步骤二中，所述Ni薄膜的厚度为4nm~10nm。
4.根据权利要求1所述的一种提高倒装LED芯片发光效率的工艺制作方法，其特征在于，所述步骤三中，形成图形化Ni纳米颗粒掩膜层（006）的具体过程为，由于Ni薄膜005较薄，Ni纳米颗粒很小，在RTA高温退火下，Ni纳米颗粒被激活会发生球聚反应，使Ni薄膜005里的Ni纳米颗粒一簇一簇聚集在一起，降温固化后形成图形化Ni纳米颗粒掩膜层006。
5.根据权利要求1所述的一种提高倒装LED芯片发光效率的工艺制作方法，其特征在于，所述步骤五中，腐蚀图形化Ni纳米颗粒掩膜层（006）采用的HCL溶液的浓度为10%-30%。
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