CN113036011B - 一种用于led芯片表面的粗化方法及具粗化表面的led芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于LED芯片表面的粗化方法及具粗化表面的LED芯片，本发明提供的用于LED芯片表面的粗化方法，通过将导电基板与外延结构键合后，利用腐蚀截止层作为DE刻蚀时的刻蚀截止，从而在沟槽内部ICP刻蚀气体截止，第一层胶充当粗化掩膜版，在DE刻蚀时完成对外延结构的干法粗化。相对于粗化与DE刻蚀进行分离的传统工艺，此发明将DE刻蚀与粗化相结合，在DE刻蚀的同时对图形进行粗化，可以显著提升效率。同时，对产品匀双层胶，可以通过光刻板图形以及曝光工艺对第一层胶的图形和倾斜角度进行调节，从而对最终的粗化形貌进行调整。
Description
技术领域
本发明涉及发光二极管领域，尤其涉及一种用于LED芯片表面的粗化方法及具粗化表面的LED芯片。
背景技术
发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)是一种能发光的半导体电子元件。LED具有效率高、寿命长、体积小、功耗低等优点，可以应用于室内外白光照明、屏幕显示、背光源等领域。在LED产业的发展中，氮化镓(GaN)基材料是V-III族化合物半导体的典型代表，提高GaN基LED的光电性能已成为半导体照明产业的关键。
发光二级管芯片的结构包括垂直结构和水平结构，垂直结构又包括正极性发光二极管和反极性发光二极管，其中反极性二极管的发光亮度要高于正极性二极管，从上至下包括N型电极层、N型层、有源层P型层和反射层，为了提高发光二极管发光效率，通常需要对出光面N型层进行粗化来提高发光效率。而粗化工艺通常可以分为干法粗化和湿法粗化。干法粗化为通过光刻形成掩膜法，然后再通过ICP刻蚀形成粗化效果。干法粗化不受材料的限制，可以在各种半导体表面加工，但是此技术需要掩膜工艺进行配合，成本较高，加工速度慢。湿法粗化为采用加热的腐蚀液腐蚀某个特定方向的晶面，从而在表面形成腐蚀坑，达到粗化的目的。然而采用湿法腐蚀具有不可控性，其与材料的对称性，缺陷密度密切相关。湿法粗化过程中还容易造成粗化不均匀以及过粗化，其对LED芯片最终的光电性能有较大影响。
有鉴于此，本发明人专门设计了一种用于LED芯片表面的粗化方法及具粗化表面的LED芯片，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于LED芯片表面的粗化方法及具粗化表面的LED芯片，以解决LED芯片中粗化工艺的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于LED芯片表面的粗化方法，包括如下步骤：
步骤S01、提供一生长衬底；
步骤S02、在所述生长衬底表面形成外延结构；
步骤S03、在所述外延结构表面沉积反射层；
步骤S04、在所述反射层表面蒸镀腐蚀截止层；
步骤S05、通过键合、剥离工艺将步骤S04所形成的结构转移至导电基板，且裸露所述外延结构的表面；
步骤S06、在所述外延结构的裸露面形成光刻胶，所述光刻胶包括在所述外延结构表面依次粘附的第一层胶和第二层胶，所述第一层胶用于预制掩膜粗化形貌；其中，所述外延结构的厚度为H1，第二层胶的厚度为H2，预粗化深度为H3，则，H1-H3≤H2≤H1；
步骤S07、通过ICP刻蚀工艺，使蚀刻气体对所述外延结构及光刻胶的蚀刻速率保持一致，去除所述光刻胶并对所述外延结构的表面蚀刻形成粗化表面。
优选地，所述第一层胶的烘烤温度大于所述第二层胶的烘烤温度。
优选地，所述第一层胶的烘烤温度包括140℃～150℃，所述第二层胶的烘烤温度包括120℃～140℃。
优选地，所述蚀刻气体包括Cl2和BCl3的混合气体。
优选地，所述Cl2和BCl3的比例包括10:1至20:1的区间。
优选地，所述外延结构包括沿生长方向依次堆叠的N型半导体层、有源层及P型半导体层。
优选地，所述导电基板包括导电衬底。
优选地，所述步骤S05包括：
S05-1、在所述腐蚀截止层的表面形成第一金属层；
S05-2、提供一导电基板；
S05-3、在所述导电基板的正面形成第二金属层；
S05-4、将所述导电基板上的第二金属层与所述第一金属层键合；
S05-5、去除所述生长衬底，使所述外延结构的表面裸露。
优选地，所述腐蚀截止层包括Pt。
本发明还提供了一种具粗化表面的LED芯片，包括：
上述任一项所述的粗化方法制备获得的LED芯片；
及在所述外延结构的粗化表面蒸镀形成的第一电极；
在所述导电基板背离所述外延结构的一侧表面蒸镀形成背金。
经由上述的技术方案可知，本发明提供的用于LED芯片表面的粗化方法，通过将导电基板与外延结构键合后，利用腐蚀截止层作为DE刻蚀时的刻蚀截止，从而在沟槽内部ICP刻蚀气体截止，第一层胶充当粗化掩膜版，在DE刻蚀时完成对外延结构的干法粗化。相对于粗化与DE刻蚀进行分离的传统工艺，此发明将DE刻蚀与粗化相结合，在DE刻蚀的同时对图形进行粗化，可以显著提升效率。同时，对产品匀双层胶，可以通过光刻板图形以及曝光工艺对第一层胶的图形和倾斜角度进行调节，从而对最终的粗化形貌进行调整。
进一步地，通过在所述外延结构的裸露面形成光刻胶，所述光刻胶包括在所述外延结构表面依次粘附的第一层胶和第二层胶，所述第一层胶用于预制掩膜粗化形貌；其中，所述外延结构的厚度为H1，第二层胶的厚度为H2，预粗化深度为H3，则，H1-H3≤H2≤H1；如此可保证DE刻蚀(即deepth etch刻蚀)过程对外延结构进行粗化；继而，通过ICP刻蚀工艺，使蚀刻气体对所述外延结构及光刻胶的蚀刻速率保持一致，去除所述光刻胶并对所述外延结构的表面蚀刻形成粗化表面。
其次，所述第一层胶的烘烤温度大于所述第二层胶的烘烤温度，有效防止在烘烤第二层胶的时候由于温度过高而导致第一层胶失效或者变质。
再者，所述蚀刻气体包括Cl2和BCl3的混合气体，所述Cl2和BCl3的比例包括10:1至20:1的区间，可有效保证蚀刻气体对所述外延结构及光刻胶的蚀刻速率保持一致，去除所述光刻胶并对所述外延结构的表面蚀刻形成粗化表面。
最后，本发明提供的用于LED芯片表面的粗化方法，其工艺制作简单便捷，便于生产化。
经由上述的技术方案可知，本发明提供的具粗化表面的LED芯片，通过上述的用于LED芯片表面的粗化方法使得其具有粗化表面，从而提高其发光效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的具粗化表面的LED芯片的结构示意图；
图2.1至图2.9为本发明实施例所提供的用于LED芯片表面的粗化方法所对应的结构；
图中符号说明：1、生长衬底；2、N型半导体层；3、有源层；4、P型半导体层；5、反射层；6.腐蚀截止层；7、第一金属层；8、第二金属层；9、导电基板；10、第一层胶；11、第二层胶，12、第一电极；13、背金。
具体实施方式
为使本发明的内容更加清晰，下面结合附图对本发明的内容作进一步说明。本发明不局限于该具体实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种用于LED芯片表面的粗化方法，包括如下步骤：
步骤S01、提供一生长衬底1；
步骤S02、如图2.1所示，在生长衬底表面形成外延结构，外延结构包括沿生长方向依次堆叠的N型半导体层2、有源层3及P型半导体层4；
步骤S03、如图2.2所示，在外延结构表面沉积反射层5；
步骤S04、如图2.3所示，在反射层5表面蒸镀腐蚀截止层6；
步骤S05、如图2.4至图2.6所示，通过键合、剥离工艺将步骤S04所形成的结构转移至导电基板9，且裸露外延结构的表面；
步骤S06、如图2.7和图2.8所示，在外延结构的裸露面形成光刻胶，光刻胶包括在外延结构表面依次粘附的第一层胶10和第二层胶11，第一层胶10用于预制掩膜粗化形貌；其中，外延结构的厚度为H1，第二层胶11的厚度为H2，预粗化深度为H3，则，H1-H3≤H2≤H1；
步骤S07、如图2.9所示，通过ICP刻蚀工艺，使蚀刻气体对外延结构及光刻胶的蚀刻速率保持一致，去除光刻胶并对外延结构的表面蚀刻形成粗化表面。
值得一提的是，生长衬底1及导电基板9的的类型在本实施例中不受限制，例如，生长衬底1可以是但不限于蓝宝石衬底，导电基板9可以是但不限于硅衬底等。另外，N型半导体层2、有源层3、P型半导体层4的具体材料类型在本实施例中也可以不受限制，例如，N型半导体层2可以是但不限于氮化镓层，相应地，P型半导体层4可以是但不限于氮化镓层。
本发明实施例中，第一层胶10的烘烤温度大于第二层胶11的烘烤温度。
本发明实施例中，第一层胶10的烘烤温度包括140℃～150℃，第二层胶11的烘烤温度包括120℃～140℃。
本发明实施例中，蚀刻气体包括Cl2和BCl3的混合气体。
本发明实施例中，Cl2和BCl3的比例包括10:1至20:1的区间。
本发明实施例中，导电基板9包括导电衬底。
本发明实施例中，如图2.4至图2.6所示，步骤S05包括：
S05-1、在腐蚀截止层6的表面形成第一金属层7；
S05-2、提供一导电基板9；
S05-3、在导电基板9的正面形成第二金属层8；
S05-4、将导电基板9上的第二金属层8与第一金属层7键合；
S05-5、去除生长衬底1，使外延结构的表面裸露。
本发明实施例中，腐蚀截止层6包括Pt。
本发明实施例还提供了一种具粗化表面的LED芯片，如图1所示，包括：
上述任一项的粗化方法制备获得的LED芯片；
及在外延结构的粗化表面蒸镀形成的第一电极12；
在导电基板9背离外延结构的一侧表面蒸镀形成背金13。
经由上述的技术方案可知，本发明提供的用于LED芯片表面的粗化方法，通过将导电基板9与外延结构键合后，利用腐蚀截止层6作为DE刻蚀时的刻蚀截止，从而在沟槽内部ICP刻蚀气体截止，第一层胶10充当粗化掩膜版，在DE刻蚀时完成对外延结构的干法粗化。相对于粗化与DE刻蚀进行分离的传统工艺，此发明将DE刻蚀与粗化相结合，在DE刻蚀的同时对图形进行粗化，可以显著提升效率。同时，对产品匀双层胶，可以通过光刻板图形以及曝光工艺对第一层胶10的图形和倾斜角度进行调节，从而对最终的粗化形貌进行调整。
进一步地，通过在外延结构的裸露面形成光刻胶，光刻胶包括在外延结构表面依次粘附的第一层胶10和第二层胶11，第一层胶10用于预制掩膜粗化形貌；其中，外延结构的厚度为H1，第二层胶11的厚度为H2，预粗化深度为H3，则，H1-H3≤H2≤H1；如此可保证DE刻蚀(即deepth etch刻蚀)过程对外延结构进行粗化；继而，通过ICP刻蚀工艺，使蚀刻气体对外延结构及光刻胶的蚀刻速率保持一致，去除光刻胶并对外延结构的表面蚀刻形成粗化表面。
其次，第一层胶10的烘烤温度大于第二次胶的烘烤温度，有效防止在烘烤第二层胶11的时候由于温度过高而导致第一层胶10失效或者变质。
再者，蚀刻气体包括Cl2和BCl3的混合气体，Cl2和BCl3的比例包括10:1至20:1的区间，可有效保证蚀刻气体对外延结构及光刻胶的蚀刻速率保持一致，去除光刻胶并对外延结构的表面蚀刻形成粗化表面。
最后，本发明提供的用于LED芯片表面的粗化方法，其工艺制作简单便捷，便于生产化。
经由上述的技术方案可知，本发明提供的具粗化表面的LED芯片，通过上述的用于LED芯片表面的粗化方法使得其具有粗化表面，从而提高其发光效率。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种用于LED芯片表面的粗化方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S01、提供一生长衬底；
步骤S02、在所述生长衬底表面形成外延结构；
步骤S03、在所述外延结构表面沉积反射层；
步骤S04、在所述反射层表面蒸镀腐蚀截止层；
步骤S05、通过键合、剥离工艺将步骤S04所形成的结构转移至导电基板，且裸露所述外延结构的表面；
步骤S06、在所述外延结构的裸露面形成光刻胶，所述光刻胶包括在所述外延结构表面依次粘附的第一层胶和第二层胶，所述第一层胶用于预制掩膜粗化形貌；其中，所述外延结构的厚度为H1，第二层胶的厚度为H2，预粗化深度为H3，则，H1-H3≤H2≤H1；
步骤S07、通过ICP刻蚀工艺，使蚀刻气体对所述外延结构及光刻胶的蚀刻速率保持一致，去除所述光刻胶并对所述外延结构的表面蚀刻形成粗化表面。
2.根据权利要求1所述的用于LED芯片表面的粗化方法，其特征在于，所述第一层胶的烘烤温度大于所述第二层胶的烘烤温度。
3.根据权利要求2所述的用于LED芯片表面的粗化方法，其特征在于，所述第一层胶的烘烤温度包括140℃～150℃，所述第二层胶的烘烤温度包括120℃～140℃。
4.根据权利要求1所述的用于LED芯片表面的粗化方法，其特征在于，所述蚀刻气体包括Cl2和BCl3的混合气体。
5.根据权利要求4所述的用于LED芯片表面的粗化方法，其特征在于，所述Cl2和BCl3的比例包括10:1至20:1的区间。
6.根据权利要求1所述的用于LED芯片表面的粗化方法，其特征在于，所述外延结构包括沿生长方向依次堆叠的N型半导体层、有源层及P型半导体层。
7.根据权利要求1所述的用于LED芯片表面的粗化方法，其特征在于，所述导电基板包括导电衬底。
8.根据权利要求1所述的用于LED芯片表面的粗化方法，其特征在于，所述步骤S05包括：
S05-1、在所述腐蚀截止层的表面形成第一金属层；
S05-2、提供一导电基板；
S05-3、在所述导电基板的正面形成第二金属层；
S05-4、将所述导电基板上的第二金属层与所述第一金属层键合；
S05-5、去除所述生长衬底，使所述外延结构的表面裸露。
9.根据权利要求1所述的用于LED芯片表面的粗化方法，其特征在于，所述腐蚀截止层包括Pt。
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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 | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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