CN110676354A - 一种led表面粗化芯片的生长方法 - Google Patents

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Abstract

一种LED表面粗化芯片的生长方法,通过使用PECVD生长氧化硅或氮化硅膜1做粗化掩膜进行粗化的工艺方法,因粗化液是从分子缝隙向下渗透,所以粗化可以达到纳米量级,粗化后氧化硅或氮化硅掩膜不须去除,因其不导电性,可继续当电流阻挡层使用。制备的表面粗化LED芯片粗化步骤非常简单,成本低,粗化形貌良好,可以达到纳米量级,极大的提升了光电参数和生产效率。

Description

一种LED表面粗化芯片的生长方法
技术领域
本发明涉及光电子技术领域,具体涉及一种LED表面粗化芯片的生长方法。
背景技术
发光二极管主要由PN结芯片、电极和光学系统组成。其发光过程包括以下三部分:正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。当电子经过该晶片时,带负电的电子移动到带正电的空穴区域并与之复合,电子和空穴消失的同时产生光子。电子和空穴之间的能量(带隙)越大,产生的光子的能量就越高。光子的能量反过来与光的颜色对应,可见光的频谱范围内,蓝色光、紫色光携带的能量最多,桔色光、红色光携带的能量最少。由于不同的材料具有不同的带隙,从而能够发出不同颜色的光。随着管芯材料、结构、封装技术和驱动路技术的不断进步,发光效率和光能量的提高,LED已在科研和生产领域取得了广泛的应用。LED的成本和发光效率是制约LED取代普通照明的瓶颈。随着LED的发展,器件的内量子效率已经达到了很高的水准,所以目前制约发光效率的主要因素为器件的外量子效率。
根据光的折射原理,光从光密介质入射到光疏介质,会在介质表面处发生光的折射现象;当入射角大于临界角则会发生全反射现象,光无法从芯片中发射出来,导致器件的出光效率底下。表面粗化技术是通过改变光的出射方向,减少光子在界面处发生全反射,增加光子透过率,从而达到提升外量子效率的目的。
目前表面粗化方法主要有干法粗化和湿法粗化;干法粗化主要利用刻蚀技术对带有掩膜图形的芯片表面进行干法刻蚀;湿法腐蚀主要利用化学药液对晶体的腐蚀具有各向异性的特点,使表面不同晶向腐蚀速率不同,从而实现对芯片表面进行粗化的效果。但是无论是干法粗化还是湿法粗化均不能很好的提高出光效率。
发明内容
本发明为了克服以上技术的不足,提供了一种通过使用PECVD生长低致密性氧化硅做粗化掩膜进行纳米级别粗化、提高了出光效率的LED表面粗化芯片的生长方法
本发明克服其技术问题所采用的技术方案是:
一种LED表面粗化芯片的生长方法,包括如下步骤:
a)LED芯片自上而下具备P-GaN层(2)、量子阱层(3)以及N-GaN层(4),在LED芯片P-GaN层(2)的表面通过PECVD方法生长一层氧化硅或氮化硅膜(1);
b)以氧化硅或氮化硅膜(1)作为掩膜,使用粗化液粗化LED芯片外延片表面,粗化后冲水处理,冲水后进行烘干,取出表面残留粗化液;
c)在氧化硅或氮化硅膜(1)表面涂覆正性光刻胶,在正性光刻胶上制出电流阻挡层图形,使用化学腐蚀法对电流阻挡层图形外的氧化硅或氮化硅膜(1)进行湿法腐蚀,腐蚀出电流阻挡层后去除氧化硅或氮化硅膜(1)表面的正性光刻胶;
d)在P-GaN层(2)及电流阻挡层上生长一层透明导电膜(5);
e)在透明导电膜(5)表面涂覆正性光刻胶,对涂覆的正性光刻胶进行光刻,光刻出电流扩展层台面图形,使用化学腐蚀法对电流扩展层台面图形进行湿法腐蚀,腐蚀出电流扩展层图形;
f)在透明导电膜(5)及电流扩展层图形上涂覆正性光刻胶,形成光刻胶层(6),对光刻胶层(6)进行光刻,光刻出P型GaN台面结构图形,在P型GaN台面结构图形处通过干法刻蚀沿P-GaN层(2)刻蚀至N-GaN层(4),刻蚀完成后去除光刻胶层(6);
g)在P-GaN层(2)、氧化硅或氮化硅膜(5)及透明导电膜(5)上生长一层氧化硅膜,作为钝化层(7);
h)在LED芯片表面甩匀负性光刻胶,依次经曝光、显影和腐蚀后在钝化层(7)上制作成P型电极和N型电极结构的光刻胶图形;
i)在P型电极和N型电极结构的光刻胶图形上蒸镀金属电极,蒸镀后剥离清洗形成P电极和N电极。
优选的,步骤a)中通过PECVD方法生长氧化硅或氮化硅膜(1)时使用SiH4气体和/或N20气体和/或N2气体和/或O2气体。
优选的,步骤a)中SiH4气体的流量为600-800sccm、N20气体的流量为200-700sccm,N2气体的流量为200-400sccm,O2气体的流量为10-1000sccm。
优选的,步骤c)中正性光刻胶厚度为10000-30000埃。
优选的,步骤d)中透明导电膜(5)采用氧化铟锡或氧化锌或氧化锌铝,透明导电膜(5)的厚度为500-3000埃。
优选的,步骤e)中正性光刻胶厚度为10000-30000埃。
优选的,步骤f)中干法刻蚀的深度为10000-23000埃。
优选的,步骤g)中钝化层(7)的厚度为500-3000埃。
优选的,步骤h)中负性光刻胶的厚度为10000-30000埃。
本发明的有益效果是:通过使用PECVD生长氧化硅或氮化硅膜1做粗化掩膜进行粗化的工艺方法,因粗化液是从分子缝隙向下渗透,所以粗化可以达到纳米量级,粗化后氧化硅或氮化硅掩膜不须去除,因其不导电性,可继续当电流阻挡层使用。制备的表面粗化LED芯片粗化步骤非常简单,成本低,粗化形貌良好,可以达到纳米量级,极大的提升了光电参数和生产效率。
附图说明
图1为本发明的在GaN基外延片上生长低致密性氧化硅或氮化硅后的结构示意图;
图2为本发明的粗化外延片表面的示意图;
图3为本发明的腐蚀出电流阻挡层后的示意图;
图4为本发明的生长透明导电膜的结构示意图;
图5为本发明的腐蚀出电流扩展层图形的结构示意图;
图6为本发明的光刻出P型GaN台面结构的示意图;
图7为本发明的干法刻蚀到N型GaN层的结构示意图;
图8为本发明的在晶片表面生长钝化层的结构示意图;
图9为本发明的在晶片表面蒸镀P电极和N电极的示意图;
图中,1.氧化硅或氮化硅膜 2.P-GaN层 3.量子阱层 4.N-GaN层 5.透明导电膜 6.光刻胶层 7.钝化层。
具体实施方式
下面结合附图1至附图9对本发明做进一步说明。
一种LED表面粗化芯片的生长方法,包括如下步骤:
a)LED芯片自上而下具备P-GaN层2、量子阱层3以及N-GaN层4,在LED芯片P-GaN层2的表面通过PECVD方法生长一层氧化硅或氮化硅膜1;
b)以氧化硅或氮化硅膜1作为掩膜,使用粗化液粗化LED芯片外延片表面,粗化后冲水处理,冲水后进行烘干,取出表面残留粗化液;
c)在氧化硅或氮化硅膜1表面涂覆正性光刻胶,在正性光刻胶上制出电流阻挡层图形,使用化学腐蚀法对电流阻挡层图形外的氧化硅或氮化硅膜1进行湿法腐蚀,腐蚀出电流阻挡层后去除氧化硅或氮化硅膜1表面的正性光刻胶;
d)在P-GaN层2及电流阻挡层上生长一层透明导电膜5;
e)在透明导电膜5表面涂覆正性光刻胶,对涂覆的正性光刻胶进行光刻,光刻出电流扩展层台面图形,使用化学腐蚀法对电流扩展层台面图形进行湿法腐蚀,腐蚀出电流扩展层图形;
f)在透明导电膜5及电流扩展层图形上涂覆正性光刻胶,形成光刻胶层6,对光刻胶层6进行光刻,光刻出P型GaN台面结构图形,在P型GaN台面结构图形处通过干法刻蚀沿P-GaN层2刻蚀至N-GaN层4,刻蚀完成后去除光刻胶层6;
g)在P-GaN层2、氧化硅或氮化硅膜5及透明导电膜5上生长一层氧化硅膜,作为钝化层7;
h)在LED芯片表面甩匀负性光刻胶,依次经曝光、显影和腐蚀后在钝化层7上制作成P型电极和N型电极结构的光刻胶图形;
i)在P型电极和N型电极结构的光刻胶图形上蒸镀金属电极,蒸镀后剥离清洗形成P电极和N电极。
通过使用PECVD生长氧化硅或氮化硅膜1做粗化掩膜进行粗化的工艺方法,因粗化液是从分子缝隙向下渗透,所以粗化可以达到纳米量级,粗化后氧化硅或氮化硅掩膜不须去除,因其不导电性,可继续当电流阻挡层使用。制备的表面粗化LED芯片粗化步骤非常简单,成本低,粗化形貌良好,可以达到纳米量级,极大的提升了光电参数和生产效率。
实施例1:
步骤a)中通过PECVD方法生长氧化硅或氮化硅膜(1)时使用SiH4(硅烷)气体和/或N20(一氧化二氮)气体和/或N2(氮气)气体和/或O2(氧气)气体。
实施例2:
步骤a)中SiH4气体的流量为600-800sccm、N20气体的流量为200-700sccm,N2气体的流量为200-400sccm,O2气体的流量为10-1000sccm。
实施例3:
步骤c)中正性光刻胶厚度为10000-30000埃。
实施例4:
步骤d)中透明导电膜(5)采用氧化铟锡或氧化锌或氧化锌铝,透明导电膜(5)的厚度为500-3000埃。
实施例5:
步骤e)中正性光刻胶厚度为10000-30000埃。
实施例6:
步骤f)中干法刻蚀的深度为10000-23000埃。
实施例7:
步骤g)中钝化层(7)的厚度为500-3000埃。
实施例8:
步骤h)中负性光刻胶的厚度为10000-30000埃。

Claims (9)

1.一种LED表面粗化芯片的生长方法,其特征在于,包括如下步骤:
a)LED芯片自上而下具备P-GaN层(2)、量子阱层(3)以及N-GaN层(4),在LED芯片P-GaN层(2)的表面通过PECVD方法生长一层氧化硅或氮化硅膜(1);
b)以氧化硅或氮化硅膜(1)作为掩膜,使用粗化液粗化LED芯片外延片表面,粗化后冲水处理,冲水后进行烘干,取出表面残留粗化液;
c)在氧化硅或氮化硅膜(1)表面涂覆正性光刻胶,在正性光刻胶上制出电流阻挡层图形,使用化学腐蚀法对电流阻挡层图形外的氧化硅或氮化硅膜(1)进行湿法腐蚀,腐蚀出电流阻挡层后去除氧化硅或氮化硅膜(1)表面的正性光刻胶;
d)在P-GaN层(2)及电流阻挡层上生长一层透明导电膜(5);
e)在透明导电膜(5)表面涂覆正性光刻胶,对涂覆的正性光刻胶进行光刻,光刻出电流扩展层台面图形,使用化学腐蚀法对电流扩展层台面图形进行湿法腐蚀,腐蚀出电流扩展层图形;
f)在透明导电膜(5)及电流扩展层图形上涂覆正性光刻胶,形成光刻胶层(6),对光刻胶层(6)进行光刻,光刻出P型GaN台面结构图形,在P型GaN台面结构图形处通过干法刻蚀沿P-GaN层(2)刻蚀至N-GaN层(4),刻蚀完成后去除光刻胶层(6);
g)在P-GaN层(2)、氧化硅或氮化硅膜(5)及透明导电膜(5)上生长一层氧化硅膜,作为钝化层(7);
h)在LED芯片表面甩匀负性光刻胶,依次经曝光、显影和腐蚀后在钝化层(7)上制作成P型电极和N型电极结构的光刻胶图形;
i)在P型电极和N型电极结构的光刻胶图形上蒸镀金属电极,蒸镀后剥离清洗形成P电极和N电极。
2.根据权利要求1所述的LED表面粗化芯片的生长方法,其特征在于:步骤a)中通过PECVD方法生长氧化硅或氮化硅膜(1)时使用SiH4气体和/或N20气体和/或N2气体和/或O2气体。
3.根据权利要求2所述的LED表面粗化芯片的生长方法,其特征在于:步骤a)中SiH4气体的流量为600-800sccm、N20气体的流量为200-700sccm,N2气体的流量为200-400sccm,O2气体的流量为10-1000sccm。
4.根据权利要求1所述的LED表面粗化芯片的生长方法,其特征在于:步骤c)中正性光刻胶厚度为10000-30000埃。
5.根据权利要求1所述的LED表面粗化芯片的生长方法,其特征在于:步骤d)中透明导电膜(5)采用氧化铟锡或氧化锌或氧化锌铝,透明导电膜(5)的厚度为500-3000埃。
6.根据权利要求1所述的LED表面粗化芯片的生长方法,其特征在于:步骤e)中正性光刻胶厚度为10000-30000埃。
7.根据权利要求1所述的LED表面粗化芯片的生长方法,其特征在于:步骤f)中干法刻蚀的深度为10000-23000埃。
8.根据权利要求1所述的LED表面粗化芯片的生长方法,其特征在于:步骤g)中钝化层(7)的厚度为500-3000埃。
9.根据权利要求1所述的LED表面粗化芯片的生长方法,其特征在于:步骤h)中负性光刻胶的厚度为10000-30000埃。
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