CN111430512A - 经过粗化的AlGaAs基LED的制备方法及LED - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种经过粗化的AlGaAs基LED的制备方法及LED，属于显示设备领域。本发明通过对扩膜处理后的LED芯片的侧壁和表面进行粗化处理，使得相对仅对表面进行粗化处理的方式，粗化后LED芯片的亮度提高了1～1.5倍；通过三种刻蚀液依次对LED芯片的侧壁和表面进行粗化处理，不仅能够在LED芯片的侧壁和表面形成非周期性的无规则图形，从而可以提高LED产品的亮度，而且使得粗化处理后LED芯片的表面呈中性，从而能够提高封装后产品的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及显示设备技术领域，特别涉及一种经过粗化的AlGaAs基LED的制备方法及LED。
背景技术
与GaAs衬底晶格匹配的AlGaAs基材料是一种直接带隙半导体，其通过调整Al和Ga的比例，使禁带宽度可在1.9eV至2.3eV之间变化，AlGaAs基LED的波长范围可以覆盖550nm-650nm。因此，AlGaAs基材料已广泛应用于红光、橙光、黄绿光LED的制造中。由于AlGaAs基材料的折射率n高达3.0至3.5，远高于环氧树脂、硅胶(n≈1.5)等LED常规封装材料。根据光的全反射定律可知，光从光密媒质进入光疏媒质会在界面处产生全反射现象，而且界面两侧的折射率差异越大，全反射临界角越小。这使得AlGaAs基LED的出光效率很低。事实上，该问题也存在于GaAs LED和GaN LED中。对此，I.Schnitzer等提出了通过表面粗化来提高GaAsLED的外量子效率的方法[Appl.Phys.Lett.,Vol.63,No.16,2174-2176,(1993)]。实际生产中，通过表面粗化来提高LED出光效率的方法已被业界广泛采用，成为LED行业的一种惯用技术。
在AlGaAs基LED中，现有技术主要是对外延层表面进行粗化，这种粗化方式对LED亮度的提升不明显。另外，目前的粗化方法都是使用酸性溶液来对AlGaAs基LED进行腐蚀，使得粗化后AlGaAs基LED表面会呈现酸性状态，这使得LED封装后使用会影响产品的使用寿命。
发明内容
为解决目前对AlGaAs基LED进行粗化的方法对亮度提升不明显及会导致LED封装后产品的使用寿命比较低的技术问题，本发明提供了一种经过粗化的AlGaAs基LED的制备方法及LED。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
第一方面，提供了一种经过粗化的AlGaAs基LED的制备方法，其包括如下步骤：
S1，制备AlGaAs基LED的外延片；
S2，在外延片的基础上制备AlGaAs基LED的电极；
S3，对外延片和电极进行全切工艺，形成LED芯片；
S4，对LED芯片进行倒膜和扩膜处理；
S5，对扩膜处理后的LED芯片的侧壁和表面通过如下步骤进行粗化处理：
S51，通过第一刻蚀液对LED芯片的侧壁和表面进行刻蚀，刻蚀温度为15±2℃，刻蚀8～20s后冲水10min；第一刻蚀液的成分及配比为HNO3：CH3COOH：H2O＝1～3:1:1；
S52，通过第二刻蚀液对S51处理后的LED芯片继续进行刻蚀，刻蚀温度为常温，刻蚀10～20s后冲水10min；第二刻蚀液的成分及配比为NaOH：H2O＝50～80g：1000ml；
S53，通过第三刻蚀液对S52处理后的LED芯片继续进行刻蚀，刻蚀温度为常温，刻蚀200～220s后冲水10min，并通过氮气吹干LED芯片；第三刻蚀液的成分及配比为H3PO4：H2O＝1～2.5:100。
可选地，所述S1在制备AlGaAs基LED的外延片时，包括：在衬底上依次生长DBR层、下限制层、量子阱、上限制层和p-GaP窗口层，形成外延片。
可选地，所述S2，在外延片的基础上制备AlGaAs基LED的电极时，包括如下步骤：
S21，在外延片的上表面制备电流扩展层；
S22，在电流扩展层上表面制备P电极层；
S23，对外延片中的衬底进行研磨抛光，使衬底厚度保持在200±10μm；
S24，在研磨抛光后的衬底下表面制备N电极层。
可选地，所述H2O为去离子水。
第二方面，提供了一种LED，所述LED采用上述第一方面所述的经过粗化的AlGaAs基LED的制备方法制备而成。
上述所有可选技术方案均可任意组合，本发明不对一一组合后的结构进行详细说明。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
通过对扩膜处理后的LED芯片的侧壁和表面进行粗化处理，使得相对仅对表面进行粗化处理的方式，粗化后LED芯片的亮度提高了1～1.5倍；通过三种刻蚀液依次对LED芯片的侧壁和表面进行粗化处理，不仅能够在LED芯片的侧壁和表面形成非周期性的无规则图形，从而可以提高LED产品的亮度，而且使得粗化处理后LED芯片的表面呈中性，从而能够提高封装后产品的使用寿命。本发明工艺简单、可大批量生产。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明实施例提供的经过粗化的AlGaAs基LED的制备方法的流程图。
图2是本发明实施例提供的经过粗化的AlGaAs基LED的外延片及电极的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
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。
如图1所示，本发明实施例提供的经过粗化的AlGaAs基LED的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，制备AlGaAs基LED的外延片。
可选地，所述S1在制备AlGaAs基LED的外延片时，包括：在衬底2上依次生长DBR层3、下限制层4、量子阱5、上限制层6和p-GaP窗口层7，形成外延片。
S2，在外延片的基础上制备AlGaAs基LED的电极。
可选地，所述S2，在外延片的基础上制备AlGaAs基LED的电极时，包括如下步骤：
S21，在外延片的上表面制备电流扩展层8；
S22，在电流扩展层8上表面制备P电极层9；
S23，对外延片中的衬底2进行研磨抛光，使衬底2厚度保持在200±10μm；
S24，在研磨抛光后的衬底2下表面制备N电极层1。
如图2所示，其为本发明实施例提供的LED的外延片和电极的结构示意图。
S3，对外延片和电极进行全切工艺，形成LED芯片。
具体地，在对外延片和电极进行全切工艺时，使用石英刀将图2所示的外延片和电极从下至上切穿。
S4，对LED芯片进行倒膜和扩膜处理。
其中，倒膜和扩膜处理工艺可以参见现有技术中的具体工艺，本实施例对此不作详细介绍。
S5，对扩膜处理后的LED芯片的侧壁和表面通过如下步骤进行粗化处理：
S51，通过第一刻蚀液对LED芯片的侧壁和表面进行刻蚀，刻蚀温度为15±2℃，刻蚀8～20s后冲水10min；第一刻蚀液的成分及配比为HNO3：CH3COOH：H2O(质量比)＝1～3:1:1。其中，所述H2O为去离子水。
该步骤S51的作用是对LED芯片的侧壁和表面进行腐蚀粗化，使LED芯片的表面和侧壁形成非周期性的无规则图形。然而，通过该步骤腐蚀后会在LED芯片表面和侧壁残留部分材料粉末，该粉末会对后期封装银胶粘接产生影响，导致粘接性能较差。因此，本发明实施例还包括后续步骤S52。
S52，通过第二刻蚀液对S51处理后的LED芯片继续进行刻蚀，刻蚀温度为常温，刻蚀10～20s后冲水10min；第二刻蚀液的成分及配比为NaOH：H2O＝50～80g：1000ml。其中，所述H2O为去离子水。
该步骤S52的作用是将S51中产生的腐蚀粉末进行进一步反应，使LED芯片的表面和侧壁光滑无粉末附着。
S53，通过第三刻蚀液对S52处理后的LED芯片继续进行刻蚀，刻蚀温度为常温，刻蚀200～220s后冲水10min，并通过氮气吹干LED芯片；第三刻蚀液的成分及配比为H3PO4：H2O(质量比)＝1～2.5:100。其中，所述H2O为去离子水。
该步骤S53的作用是与步骤S52中侧壁和表面残留的酸性溶液进行中和，使得最后的侧壁和表面呈现中和状态，从而提高LED芯片封装后产品的寿命。
本发明实施例提供的制备方法，通过对扩膜处理后的LED芯片的侧壁和表面进行粗化处理，使得相对仅对表面进行粗化处理的方式，粗化后LED芯片的亮度提高了1～1.5倍；通过三种刻蚀液对LED芯片的侧壁和表面进行粗化处理，不仅能够在LED芯片的侧壁和表面形成非周期性的无规则图形，从而可以提高LED产品的亮度，而且使得粗化处理后LED芯片的表面呈中性，从而能够提高封装后产品的使用寿命。
本发明实施例还提供了一种LED，所述LED采用上述经过粗化的AlGaAs基LED的制备方法制备而成。关于经过粗化的AlGaAs基LED的制备方法已在上面实施例中进行了详细得解释说明，具体内容参见上述实施例的内容，此处不再赘述。
本发明实施例提供的LED，通过对扩膜处理后的LED芯片的侧壁和表面进行粗化处理，使得相对仅对表面进行粗化处理的方式，粗化后LED芯片的亮度提高了1～1.5倍；通过三种刻蚀液依次对LED芯片的侧壁和表面进行粗化处理，不仅能够在LED芯片的侧壁和表面形成非周期性的无规则图形，从而可以提高LED产品的亮度，而且使得粗化处理后LED芯片的表面呈中性，从而能够提高封装后产品的使用寿命。本发明工艺简单、可大批量生产。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (5)
1.一种经过粗化的AlGaAs基LED的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，制备AlGaAs基LED的外延片；
S2，在外延片的基础上制备AlGaAs基LED的电极；
S3，对外延片和电极进行全切工艺，形成LED芯片；
S4，对LED芯片进行倒膜和扩膜处理；
S5，对扩膜处理后的LED芯片的侧壁和表面通过如下步骤进行粗化处理：
S51，通过第一刻蚀液对LED芯片的侧壁和表面进行刻蚀，刻蚀温度为15±2℃，刻蚀8～20s后冲水10min；第一刻蚀液的成分及配比为HNO3：CH3COOH：H2O＝1～3:1:1；
S52，通过第二刻蚀液对S51处理后的LED芯片继续进行刻蚀，刻蚀温度为常温，刻蚀10～20s后冲水10min；第二刻蚀液的成分及配比为NaOH：H2O＝50～80g：1000ml；
S53，通过第三刻蚀液对S52处理后的LED芯片继续进行刻蚀，刻蚀温度为常温，刻蚀200～220s后冲水10min，并通过氮气吹干LED芯片；第三刻蚀液的成分及配比为H3PO4：H2O＝1～2.5:100。
2.根据权利要求1所述的经过粗化的AlGaAs基LED的制备方法，其特征在于，所述S1在制备AlGaAs基LED的外延片时，包括：
在衬底上依次生长DBR层、下限制层、量子阱、上限制层和p-GaP窗口层，形成外延片。
3.根据权利要求1或2所述的经过粗化的AlGaAs基LED的制备方法，其特征在于，所述S2，在外延片的基础上制备AlGaAs基LED的电极时，包括如下步骤：
S21，在外延片的上表面制备电流扩展层；
S22，在电流扩展层上表面制备P电极层；
S23，对外延片中的衬底进行研磨抛光，使衬底厚度保持在200±10μm；
S24，在研磨抛光后的衬底下表面制备N电极层。
4.根据权利要求1所述的经过粗化的AlGaAs基LED的制备方法，其特征在于，所述H2O为去离子水。
5.一种LED，其特征在于，所述LED采用权利要求1至4中任一权利要求所述的经过粗化的AlGaAs基LED的制备方法制备而成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200717 |
|
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