CN111900235A - 一种Mini LED芯片的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于半导体发光二极管技术领域，提供了一种Mini LED芯片的制备方法。本发明通过改变ITO电流扩展层的设计面积，减小芯片有效发光面积，以确保大尺寸芯片在小电流下仍可达到最佳转换效率。本发明的制备的芯片维持芯片尺寸不变情况下，通过减少ITO电流扩展层面积来减少有效发光面积，以实现小电流下转换效率最佳。本发明正倒装产品均适用。
Description
技术领域
本发明属于半导体发光二极管技术领域，涉及一种Mini LED芯片的制备方法。
背景技术
对于Mini LED芯片进行应用时会注重光电转换效率最优设计，因此工作电流都会比较低，但需求芯片尺寸又相对较大，因此使用时无法达到最优转换效率。如果想达到最佳转换效率需要进行芯片尺寸缩小，但芯片尺寸缩小后焊盘及焊盘间距也要相应减小，这样会给应用端带来困难。
本发明制备的Mini LED芯片可以使整体芯片尺寸设计不变，焊盘大小及间距不变，可以实现小电流下高的光电换效率的应用。
发明内容
本发明的目的在于通过改变ITO电流扩展层的设计面积，减小芯片有效发光面积，以确保大尺寸芯片在小电流下仍可达到最佳转换效率。例如实际工作电流是最佳转换效率对应电流的10%-90%，相应的，实际ITO面积需减小为原ITO面积10%-90%，其中最佳转换效率可以是转换效率最高点或者其附近转换效率略低的点。
本发明的技术方案：
一种Mini LED芯片的制备方法，包括以下步骤：
S1、提供一衬底，依次在衬底上制作N型半导体层、发光层和P型半导体层，形成LED晶圆；
S2、使用光刻胶，形成MESA 图层，以MESA 图层为掩模对LED晶圆进行ICP刻蚀，形成N型半导体台面并去除光刻胶；
S3、沉积电流阻挡层CBL，使用光刻胶进行CBL光刻，在光刻胶层上形成CBL图层；
S4、对CBL图层进行电流阻挡层刻蚀，形成与CBL图层相对应的电流阻挡层，并去除光刻胶；
S5、在LED 晶圆上沉积ITO 透明导电层；
S6、根据所需峰值电流来设计相对应ITO面积图案大小；峰值电流的减小百分比与面积减小的百分比一致，如实例图2为减小到0.8，实例3为减小到0.4的比例，则WPE光电转换效率峰值会变为原有电流的0.8和0.4的电流值。
S7、使用光刻胶对ITO透明导电层进行ITO光刻，形成所需ITO 图层；
S8、以ITO图层为掩模对ITO透明导电层进行ITO刻蚀；
S9、去除光刻胶，露出下方的ITO 透明导电层；
S10、制作隔离槽，使用光刻胶进行Isolation光刻，在光刻胶上形成Isolation图层；
S11、以Isolation 图层为掩模进行ICP刻蚀，刻蚀到衬底形成隔离槽；
S12、使用光刻胶进行光刻，制作P 电极和N 电极；
S13、去除光刻后的光刻胶；
S14、沉积SiO2及Ti3O5交替组成的布拉格反射层PV；
S15、使用光刻胶进行PV光刻，在光刻胶上形成PV图层；
S16、以PV 图层为掩模进行ICP刻蚀，刻蚀到PN电极层；
S17、去除PV光刻后的光刻胶；
S18、使用光刻胶对进行焊盘层光刻，沉积PN焊盘；
S19、去除焊盘光刻后的光刻胶。
本发明的有益效果：本发明的制备的芯片维持芯片尺寸不变情况下，通过减少ITO电流扩展层面积来减少有效发光面积，以实现小电流下转换效率最佳。本发明正倒装产品均适用。
附图说明
图1是现有的Mini LED设计方法得到的芯片。
图2是小电流应用达到最佳WPE设计方法得到的芯片。
图3是小电流应用达到最佳WPE设计方法得到的芯片。
图4是小电流应用达到最佳WPE设计剖面图。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
一种Mini LED芯片的制备方法，包括以下步骤：
S1、提供一LED晶圆，晶圆包含在衬底上的N型半导体层、发光层和P型半导体层；
S2、使用光刻胶,形成MESA 图层的图案，MESA图案根据不同需求进行设计，以MESA 图层为掩模对LED晶圆进行ICP刻蚀，刻蚀深度为1~1.6um，形成N型半导体台面并去除光刻胶；
S3、在LED 晶圆上沉积电流阻挡层CBL，CBL一般为SiO2，TiO2或SiO2和TiO2叠层结构，厚度为50nm~1000nm，使用光刻胶进行CBL光刻，胶厚一般为2~5um，形成CBL图层；对CBL图层进行电流阻挡层刻蚀，形成与CBL图层相对应的电流阻挡层，并去除光刻胶；
S4、在LED 晶圆上沉积ITO 透明导电层，沉积方式可以是蒸镀，也可以是溅射方式，厚度为20nm~200nm；
S5、根据所需峰值电流来设计相对应ITO面积图案大小；峰值电流的减小百分比与面积减小的百分比一致，如实例图2为减小到0.8，实例3为减小到0.4的比例，则WPE光电转换效率峰值会变为原有电流的0.8和0.4的电流值。
S6、使用光刻胶对ITO透明导电层进行ITO光刻，形成所需ITO 图层；
S7、以ITO图层为掩模对ITO透明导电层进行ITO刻蚀；
通过ITO Mask的设计减小ITO面积，实现有效发光面积的降低，设计形状和图案不受限制，仅考虑设计的面积比例即可，如图2将面积减小为原来的0.8比例、图3减小为原来的0.4比例,则最高转换效率变为原有最佳光电转换效率电流除的0.8和0.4，以实现LED芯片尺寸不改变在小电流使用下维持电流密度不变，达到最佳转换效率的应用。
S8、去除光刻胶，露出下方的ITO 透明导电层；
S9、制作隔离槽（Isolation），使用光刻胶进行Isolation光刻，在光刻胶上形成Isolation图形层，以Isolation 图层为掩模进行ICP刻蚀，刻蚀到衬底形成隔离槽并去除光刻胶，Isolation的角度在20~60度；角度过大会导致后面膜层披覆问题，角度过小会占用较多外延层面积导致光电性变差。
S10、使用光刻胶先进行光刻，光刻胶厚度一般为电极厚度的1.2倍以上，然后蒸镀沉积方式制作P 电极和N 电极再去除光刻胶；PN电极的厚度为1000nm~3000nm。
S11、沉积SiO2及Ti3O5交替组成的DBR布拉格反射层PV,沉积温度为23℃~200℃，DBR厚度一般在2000nm~6000nm，太薄会缺少反射效果，太厚会需要较多的刻蚀时间；
S12、使用光刻胶进行PV光刻，在光刻胶上形成PV图形层，以PV 图层为掩模进行ICP刻蚀，刻蚀到漏出PN电极层，去除PV光刻后的光刻胶；
S13、使用光刻胶先进行光刻，光刻胶厚度一般为电极厚度的1.2倍以上，然后蒸镀沉积方式制作焊盘层再去除光刻胶；焊盘层的厚度为1000nm~3000nm。
Claims (1)
1.一种Mini LED芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、提供一衬底，依次在衬底上制作N型半导体层、发光层和P型半导体层，形成LED晶圆；
S2、使用光刻胶，形成MESA图层，以MESA图层为掩模对LED晶圆进行ICP刻蚀，形成N型半导体台面并去除光刻胶；
S3、沉积电流阻挡层CBL，使用光刻胶进行CBL光刻，在光刻胶层上形成CBL图层；
S4、对CBL图层进行电流阻挡层刻蚀，形成与CBL图层相对应的电流阻挡层，并去除光刻胶；
S5、在LED晶圆上沉积ITO透明导电层；
S6、根据所需峰值电流来设计相对应ITO面积图案大小；峰值电流的减小百分比与面积减小的百分比一致；
S7、使用光刻胶对ITO透明导电层进行ITO光刻，形成所需ITO图层；
S8、以ITO图层为掩模对ITO透明导电层进行ITO刻蚀；
S9、去除光刻胶，露出下方的ITO透明导电层；
S10、制作隔离槽，使用光刻胶进行Isolation光刻，在光刻胶上形成Isolation图层；
S11、以Isolation图层为掩模进行ICP刻蚀，刻蚀到衬底形成隔离槽；
S12、使用光刻胶进行光刻，制作P电极和N电极；
S13、去除光刻后的光刻胶；
S14、沉积SiO2及Ti3O5交替组成的布拉格反射层PV；
S15、使用光刻胶进行PV光刻，在光刻胶上形成PV图层；
S16、以PV图层为掩模进行ICP刻蚀，刻蚀到PN电极层；
S17、去除PV光刻后的光刻胶；
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S19、去除焊盘光刻后的光刻胶。
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| CN (1) | CN111900235A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023102913A1 (zh) * | 2021-12-10 | 2023-06-15 | 天津三安光电有限公司 | 发光二极管及发光装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105449070A (zh) * | 2014-08-28 | 2016-03-30 | 泰谷光电科技股份有限公司 | 一种发光二极管的透明导电层结构 |
| CN108206227A (zh) * | 2018-01-26 | 2018-06-26 | 大连德豪光电科技有限公司 | Led芯片及其制作方法、led光源模组 |
| CN110061107A (zh) * | 2019-04-24 | 2019-07-26 | 深圳第三代半导体研究院 | 一种微米级二极管芯片及制备方法 |
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2020
- 2020-06-11 CN CN202010529882.6A patent/CN111900235A/zh active Pending
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