CN113410356B - 一种倒装结构深紫外发光二极管芯片及其制备方法 - Google Patents
一种倒装结构深紫外发光二极管芯片及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113410356B CN113410356B CN202110828169.6A CN202110828169A CN113410356B CN 113410356 B CN113410356 B CN 113410356B CN 202110828169 A CN202110828169 A CN 202110828169A CN 113410356 B CN113410356 B CN 113410356B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- dbr
- electrode
- emitting diode
- flip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 101150092874 DBR1 gene Proteins 0.000 claims abstract description 67
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 claims abstract description 59
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims abstract description 38
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 257
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 66
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 24
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 20
- PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N (fluoren-9-ylideneamino) n-naphthalen-1-ylcarbamate Chemical compound C12=CC=CC=C2C2=CC=CC=C2C1=NOC(=O)NC1=CC=CC2=CC=CC=C12 PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 16
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 16
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229940105963 yttrium fluoride Drugs 0.000 claims description 15
- RBORBHYCVONNJH-UHFFFAOYSA-K yttrium(iii) fluoride Chemical compound F[Y](F)F RBORBHYCVONNJH-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 15
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 238000007788 roughening Methods 0.000 claims description 8
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 7
- 238000005289 physical deposition Methods 0.000 claims description 7
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 5
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 5
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 4
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 claims description 3
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 10
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 4
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 3
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000006263 metalation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
- H01L33/22—Roughened surfaces, e.g. at the interface between epitaxial layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
- H01L33/0066—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound
- H01L33/007—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound comprising nitride compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/10—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a light reflecting structure, e.g. semiconductor Bragg reflector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
- H01L33/38—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
- H01L33/40—Materials therefor
- H01L33/405—Reflective materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/44—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
- H01L33/46—Reflective coating, e.g. dielectric Bragg reflector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2933/0008—Processes
- H01L2933/0016—Processes relating to electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2933/0008—Processes
- H01L2933/0025—Processes relating to coatings
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
本发明涉及一种倒装结构深紫外发光二极管芯片及其制备方法，所述芯片包括LED外延片和设置在所述LED外延片上的n电极和p电极，所述LED外延片的最上层为p‑AlGaN层且所述p‑AlGaN层的表面被粗糙化，所述n电极的电极台面的倾角为40°‑50°，且所述p‑AlGaN层和所述n电极的电极台面上都设置有钝化层，所述钝化层上设有DBR‑1层和位于所述DBR‑1层上的DBR‑2层。其能够提高提高深紫外发光二极管芯片的光提取效率和可靠性。
Description
技术领域
本发明属于半导体芯片制备技术领域，涉及一种发光二极管芯片及其制备方法，尤其涉及一种倒装结构深紫外发光二极管芯片及其制备方法。
背景技术
现有技术中，倒装结构深紫外发光二极管芯片的外延片的结构如图1所示，其包括衬底(Sapphire)以及在所述衬底上依次生长的AlN层、n-AlGaN层、量子阱层(MQW)、P型电子阻挡层(EBL)和p-AlGaN层。
采用图1所示的外延片制成的传统倒装结构深紫外发光二极管芯片的结构如图2。其是在外延片上沉积了钝化层并设置了n电极和p电极。
但是，由于这种倒装结构深紫外发光二极管芯片的侧出光严重以及现有金属体系对光的吸收(反射率不高)，导致刻蚀台面(n电极的电极台面)侧壁传播出的光未能有效利用，再加上p电极对光的吸收，导致光提取效率低，难以满足要求。
鉴于现有技术的上述技术缺陷，迫切需要研制一种新型的倒装结构深紫外发光二极管芯片及其制备方法。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明提出一种倒装结构发光二极管芯片及其制备方法，解决导致刻蚀台面(n电极的电极台面)侧壁传播出的光未能有效利，提高深紫外发光二极管芯片的光提取效率和可靠性。
为了实现上述目的，本发明提供一种倒装结构深紫外发光二极管芯片，其包括LED外延片和设置在所述LED外延片上的n电极和p电极，其特征在于，所述LED外延片的最上层为p-AlGaN层且所述p-AlGaN层的表面被粗糙化，且所述p-AlGaN层和所述n电极的电极台面上都设置有钝化层；其中，所述n电极的电极台面的倾角为40°-50°，使得光能够在40°-140°入射；所述钝化层上设有DBR-1层和直接位于所述DBR-1层上的DBR-2层；所述DBR-1层的总厚度为850-950nm,所述DBR-2层的总厚度为500-700nm。
优选地，其中，所述DBR-1层和DBR-2层均使用由两种不同的材料分别制成的薄膜交替叠加而成且所述DBR-1层的总厚度大于所述DBR-2层的总厚度，其中，所述材料包括氧化硅、氧化钛、硒化锌、氟化钇、氧化钽和氧化铪。
优选地，其中，所述DBR-1层中的两种薄膜的单层厚度分别为35-50nm和56-85nm，两种薄膜交替叠加的总层数为13-17层。
优选地，其中，所述DBR-2层中的两种薄膜的单层厚度分别为30-35nm和40-60nm，两种薄膜交替叠加的总层数为13-17层。
优选地，其中，所述n电极和p电极上都设有PAD电极。
优选地，其中，所述n电极、p电极和PAD电极均由Cr、Ni、Al、Ag、Au、Ti、Sn、Rh及Pt中的一种或者几种制成。
此外，本发明还提供一种倒装结构深紫外发光二极管芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、提供最上层为p-AlGaN层的LED外延片；(2)、在所述LED外延片上，对所述p-AlGaN层的表面进行粗化处理，使得所述p-AlGaN层的表面变得粗糙；(3)、在所述LED外延片上，制备n电极的电极台面且使得所述n电极的电极台面的倾角为40°-50°，使得光能够在40°-140°入射；(4)、在所述LED外延片的上层表面上沉积一层钝化层；(5)、在所述LED外延片的钝化层的表面上沉积DBR-1层和在所述DBR-1层的表面上直接沉积DBR-2层；(6)、在所述LED外延片上，刻蚀掉部分所述DBR-2层、DBR-1层和钝化层，形成两个电极窗口；(7)、在所述两个电极窗口中分别制备n电极和p电极；所述DBR-1层的总厚度为850-950nm,所述DBR-2层的总厚度为500-700nm。
优选地，其中，所述步骤(5)中，通过物理沉积的方式在所述钝化层的表面上沉积DBR-1层和DBR-2层，所述DBR-1层和DBR-2层均使用由两种不同的材料分别制成的薄膜交替叠加而成且所述DBR-1层的总厚度大于所述DBR-2层的总厚度，其中，所述材料包括氧化硅、氧化钛、硒化锌、氟化钇、氧化钽和氧化铪。
优选地，其中，所述DBR-1层中的两种薄膜的单层厚度分别为35-50nm和56-85nm，两种薄膜交替叠加的总层数为13-17层，且所述DBR-1层的总厚度为850-950nm。
优选地，其中，所述DBR-2层中的两种薄膜的单层厚度分别为30-35nm和40-60nm，两种薄膜交替叠加的总层数为13-17层，且所述DBR-2层的总厚度为500-700nm。
优选地，其中，所述步骤(4)中通过物理或者化学沉积的方式在所述LED外延片的上层表面上沉积一层SiO2作为所述钝化层，且所述钝化层的厚度为0.8-1.5um。
优选地，其中，所述倒装结构深紫外发光二极管芯片的制备方法进一步包括：(8)、在所述n电极和p电极上分别制备PAD电极。
优选地，其中，所述n电极、p电极和PAD电极均由Cr、Ni、Al、Ag、Au、Ti、Sn、Rh及Pt中的一种或者几种制成。
与现有技术相比，本发明的倒装结构深紫外发光二极管芯片及其制备方法具有如下有益技术效果中的一者或多者：
1、其通过对p-AlGaN层的粗化，能够减小光在外延片传播的漫反射，达到提高光提取效率的效果。
2、其通过对p-AlGaN层表面的粗化处理，能够增强p-AlGaN层对上层金属及钝化层的粘附性，提高芯片的可靠性。
3、其能够提高电极的金属反射率，提高光提取效果。
4、其使用两种不同膜层厚度的DBR层(distributedBraggreflection层，又叫分布式布拉格反射镜层)堆叠，能达到台阶侧壁与p半导体层和n半导体层除p、n电极之外的区域的光反射的效果，从而提高光提取效率的效果。
附图说明
图1是传统倒装结构深紫外发光二极管芯片的LED外延片的结构示意图。
图2是传统倒装结构深紫外发光二极管芯片的结构示意图。
图3是本发明的倒装结构深紫外发光二极管芯片的LED外延片在p-AlGaN层被粗化处理后的示意图。
图4是在LED外延片上形成n电极的电极台面后的结构示意图。
图5是在LED外延片的最上层沉积了钝化层后的结构示意图。
图6是在LED外延片的钝化层上沉积了DBR-1层和DBR-2层后的结构示意图。
图7是在LED外延片上刻蚀了电极窗口后的结构示意图。
图8是在LED外延片上沉积了n电极和p电极后的结构示意图。
图9是本发明的倒装结构深紫外发光二极管芯片的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，实施例的内容不作为对本发明的保护范围的限制。
本发明涉及一种倒装结构深紫外发光二极管芯片及其制备方法，其能够提高提高深紫外发光二极管芯片的光提取效率和可靠性。
图9示出了本发明的倒装结构深紫外发光二极管芯片的结构示意图。如图9所示，本发明的倒装结构深紫外发光二极管芯片包括LED外延片和设置在所述LED外延片上的n电极和p电极。
其中，与现有的LED外延片相同，如图1所示，所述LED外延片的最上层为p-AlGaN层。优选地，所述LED外延片包括衬底(Sapphire)以及在所述衬底上依次生长的AlN层、n-AlGaN层、量子阱层(MQW)、P型电子阻挡层(EBL)和p-AlGaN层。
其中，所述p-AlGaN层的表面被粗糙化。通过对所述p-AlGaN层的粗化，能够减小光在外延片传播的漫反射，达到提高光提取效率的效果。同时，通过对所述p-AlGaN层表面的粗化处理，能够增强p-AlGaN层对上层金属及钝化层的粘附性，提高芯片可靠性
继续参考图9，所述n电极的电极台面的倾角为40°-50°。通过使得所述n电极的电极台面的倾角为40°-50°，使得光能沿着40-140°方向入射。
所述p-AlGaN层和所述n电极的电极台面上都设置有钝化层。所述钝化层起到钝化保护的效果。优选地，所述钝化层为二氧化硅层。更优选地，其厚度为0.8-1.5um。
并且，所述钝化层上设有DBR-1层和位于所述DBR-1层上的DBR-2层。
其中，所述DBR-1层和DBR-2层均使用由两种不同的材料分别制成的薄膜交替叠加而成且所述DBR-1层的总厚度大于所述DBR-2层的总厚度。其中，所述材料包括氧化硅、氧化钛、硒化锌、氟化钇、氧化钽和氧化铪。例如，所述DBR-1层由氧化硅膜和氧化钛膜交替叠加而成，所述DBR-2层由硒化锌膜和氟化钇膜交替叠加而成，等等。
优选地，所述DBR-1层中的两种薄膜的单层厚度分别为35-50nm和56-85nm，两种薄膜交替叠加的总层数为13-17层，且所述DBR-1层的总厚度为850-950nm。例如，所述氧化硅膜的单层厚度为35-50nm，所述氧化钛膜的单层厚度为56-85nm，且所述氧化硅膜和氧化钛膜交替叠加13-17层，从而形成总厚度为850-950nm的DBR-1层。
所述DBR-2层中的两种薄膜的单层厚度分别为30-35nm和40-60nm，两种薄膜交替叠加的总层数为13-17层，且所述DBR-2层的总厚度为500-700nm。例如，所述硒化锌膜的单层厚度为30-35nm，所述氟化钇膜的单层厚度为40-60nm，且所述硒化锌膜和氟化钇膜交替叠加13-17层，从而形成总厚度为500-700nm的DBR-2层。
通过使用两种不同膜层厚度的DBR层堆叠，并结合特定倾角的电极台面，能达到台阶(也就是，电极台面)侧壁与p半导体层和n半导体层(也就是，p-AlGaN和n-AlGaN层)除p、n电极之外的区域的光反射的效果，从而提高光提取效率的效果。
具体的，所述DBR-2层起到的是平面反射效果，所述DBR-1层起到的是侧壁反射效果。所述DBR-1层厚度更厚，才能使得所述DBR-1层的垂直侧壁方向的厚度与所述DBR-2层的平面厚度相同，亦可以说在光在台阶(电极台面)侧壁的所述DBR-1层与平面DBR-2层中传播的光程相同，从而使得在40°-140°(90°为法线方向)入射时，DBR的反射率均高于80％。
继续参考图9，在本发明中，所述n电极和p电极上都设有PAD电极。并且，优选地，所述n电极、p电极和PAD电极均由在深紫外波段具有高反射率的金属，例如Cr、Ni、Al、Ag、Au、Ti、Sn、Rh及Pt中的一种或者几种制成。
这样，使得电极采用高反射金属制成，其能够提高电极的金属反射率，提高光提取效果。
下面描述本发明的倒装结构深紫外发光二极管芯片的制备方法，以便于本领域技术人员能够根据本发明的描述，制备出所述倒装结构深紫外发光二极管芯片。
本发明的倒装结构深紫外发光二极管芯片的制备方法包括以下步骤：
一、提供最上层为p-AlGaN层的LED外延片。
要制备出倒装结构深紫外发光二极管芯片，首先需要提供LED外延片。在本发明中，与现有技术中相同，如图1所示，所述LED外延片的最上层为p-AlGaN层。
优选地，所述LED外延片包括衬底(Sapphire)以及在所述衬底上依次生长的AlN层、n-AlGaN层、量子阱层(MQW)、P型电子阻挡层(EBL)和p-AlGaN层。
其中，所述AlN层、n-AlGaN层、量子阱层(MQW)、P型电子阻挡层(EBL)和p-AlGaN层的生长方法都属于现有技术，为了简化，在此不对其进行详细描述。
二、在所述LED外延片上，对所述p-AlGaN层的表面进行粗化处理，使得所述p-AlGaN层的表面变得粗糙。
在本发明中，可以通过以下方法对所述p-AlGaN层的表面进行粗化处理：
1、使用浓度为35-50％的氢氧化钠溶液在40-50℃条件下对所述p-AlGaN层进行腐蚀，腐蚀时间为10s-60s。通过腐蚀，使得所述p-AlGaN层更便于进行蚀刻。
2、使用刻蚀机对腐蚀后的所述p-AlGaN层的表面进行干法刻蚀。其中，刻蚀速率为刻蚀时间为5-20s，刻蚀深度为2-5nm。在本发明中，在进行刻蚀时，要使得整个所述p-AlGaN层的表面都被刻蚀到，并且，要尽量使得刻蚀的均匀。通过刻蚀，可以使得所述p-AlGaN层的表面变得粗糙化。
3、刻蚀后在氮气和氨气混合气体氛围下进行退火。其中，退火温度为800-1100℃、退火时间为10-30min，氮气和氨气的总流量为2SCCL，且氮气和氨气的流量比例为1：1、1：1.5或1.5：1。通过退火，可以修复干法刻蚀导致的损伤。
采用上述粗化处理工艺，不但能够使得所述p-AlGaN层的表面被粗糙化，而且，能够保证所述LED外延片的质量，使得其不至于因为粗化处理而受到损伤。
如图3所示，通过粗化处理，使得所述p-AlGaN层的表面变得粗糙。通过对所述p-AlGaN层的粗化，可以减小光在所述LED外延片传播的漫反射，达到提高光提取效率的效果。同时，通过对所述p-AlGaN层表面的粗化处理，能够增强所述p-AlGaN层与后述的钝化层的粘附性，提高芯片可靠性。
三、在所述LED外延片上，制备n电极的电极台面且使得所述n电极的电极台面的倾角为40°-50°。
在本发明中，可以通过光刻技术及ICP刻蚀技术在所述LED外延片上做出n电极的电极台面。如图4所示，在制备n电极的电极台面时，要对所述LED外延片进行部分刻蚀，使得刻蚀到漏出n-AlGaN层或者刻蚀掉部分n-AlGaN层。并且，在制备n电极的电极台面时，要求刻蚀出的台面倾角为40°-50°。这样，使得光能够在40°-140°(90°为法线方向)入射，并且，结合后述DBR层，能够提高DBR的反射率，从而获得更高的光提取率。
四、在所述LED外延片的上层表面上沉积一层钝化层。
在本发明中，如图5所示，可以通过物理或者化学沉积的方式在所述LED外延片的上层表面上(也就是，n电极的电极台面以及未被刻蚀的所述p-AlGaN层的表面上)沉积一层厚度在0.8-1.5μm范围内的SiO2做钝化层。通过所述钝化层可以起到一定的保护作用。
五、在所述LED外延片的钝化层的表面上沉积DBR-1层和DBR-2层。
在本发明中，如图6所示，可以通过物理沉积的方式在所述钝化层的表面上先沉积所述DBR-1层，然后在所述DBR-1层的表面上沉积所述DBR-2层。
其中，所述DBR-1层和DBR-2层均使用由两种不同的材料分别制成的薄膜交替叠加而成且所述DBR-1层的总厚度大于所述DBR-2层的总厚度。其中，所述材料包括氧化硅、氧化钛、硒化锌、氟化钇、氧化钽和氧化铪。例如，所述DBR-1层由氧化硅膜和氧化钛膜交替叠加而成，所述DBR-2层由硒化锌膜和氟化钇膜交替叠加而成，等等。
优选地，所述DBR-1层中的两种薄膜的单层厚度分别为35-50nm和56-85nm，两种薄膜交替叠加的总层数为13-17层，且所述DBR-1层的总厚度为850-950nm。例如，所述氧化硅膜的单层厚度为35-50nm，所述氧化钛膜的单层厚度为56-85nm，且所述氧化硅膜和氧化钛膜交替叠加13-17层，从而形成总厚度为850-950nm的DBR-1层。
所述DBR-2层中的两种薄膜的单层厚度分别为30-35nm和40-60nm，两种薄膜交替叠加的总层数为13-17层，且所述DBR-2层的总厚度为500-700nm。例如，所述硒化锌膜的单层厚度为30-35nm，所述氟化钇膜的单层厚度为40-60nm，且所述硒化锌膜和氟化钇膜交替叠加13-17层，从而形成总厚度为500-700nm的DBR-2层。
这样，例如，可以通过物理沉积的方式在所述钝化层的表面上先沉积35-50nm厚的氧化硅膜，再在所述氧化硅膜上沉积56-85nm厚的氧化钛膜，再在所述氧化钛膜上沉积35-50nm厚的氧化硅膜，再在所述氧化硅膜上沉积56-85nm厚的氧化钛膜，如此循环，直到沉积了13-17层并使得总厚度为850-950nm为止。由此，完成了DBR-1层的沉积。
此后，先在所述DBR-1层上沉积30-35nm厚的硒化锌膜，再在所述硒化锌膜上沉积40-60nm厚的氟化钇膜，再在所述氟化钇膜上沉积30-35nm厚的硒化锌膜，再在所述硒化锌膜上沉积40-60nm厚的氟化钇膜，如此反复，直到沉积了13-17层并使得总厚度为500-700nm为此。由此，完成了DBR-2层的沉积。
其中，所述DBR-1层起到对刻蚀台面(也就是，n电极的电极台面)侧壁的光反射效果。所述DBR-2层起到所述p-AlGaN和n-AlGaN层除p、n电极之外区域的光反射效果。具体的，所述DBR-2层起到的是平面反射效果，所述DBR-1层起到的是侧壁反射效果。所述DBR-1层的厚度更厚，才能使得垂直侧壁方向的DBR-1层的厚度与DBR-2层的平面厚度相同的结果，亦可以说在光在台阶侧壁的DBR-1层与平面DBR-2层中传播的光程相同。在40°-140°(90°为法线方向)入射时，总的DBR(也就是，所述DBR-1层和DBR-2层)的反射率均高于80％。
六、在所述LED外延片上，刻蚀掉部分所述DBR-2层、DBR-1层和钝化层，形成两个电极窗口。
在本发明中，可以通过光刻技术及ICP刻蚀技术(或湿法腐蚀技术)将所述DBR-1层、DBR-2层与SiO2层刻蚀出如图7所示的两个电极窗口。其中一个电极窗口作为n电极窗口，其刻蚀了所述DBR-2层、DBR-1层和钝化层后到达所述n-AlGaN层。另外一个电极窗口作为p电极窗口，其刻蚀了所述DBR-2层、DBR-1层和钝化层后到达所述p-AlGaN层。
七、在所述两个电极窗口中分别制备n电极和p电极。
在本发明中，可以通过光刻技术及蒸镀技术分别制备出如图8所示的p、n电极，所制备出的p电极具有良好的反射效果。
此外，本发明的倒装结构深紫外发光二极管芯片的制备方法还可以进一步包括：
八、在所述n电极和p电极上分别制备PAD电极。
在本发明中，可以通过光刻技术及蒸镀技术在所述n电极和p电极上分别制备PAD电极。
其中，所述n电极、p电极和PAD电极均由在深紫外波段具有高反射率的金属，例如Cr、Ni、Al、Ag、Au、Ti、Sn、Rh及Pt中的一种或者几种制成。
这样，使得电极采用高反射金属制成，其能够提高电极的金属反射率，提高光提取效果。
由此，彻底完成了本发明的倒装结构发光二极管芯片的制备，所制备的倒装结构发光二极管芯片的结构如图9所示。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制。本领域的技术人员，依据本发明的思想，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (14)
1.一种倒装结构深紫外发光二极管芯片，其包括LED外延片和设置在所述LED外延片上的n电极和p电极，其特征在于，所述LED外延片的最上层为p-AlGaN层且所述p-AlGaN层的表面被粗糙化，且所述p-AlGaN层和所述n电极的电极台面上都设置有钝化层；
其中，
所述n电极的电极台面的倾角为40°-50°，使得光能够在40°-140°入射；所述钝化层上设有起台阶侧壁反射效果的DBR-1层，DBR-1层和直接位于所述DBR-1层上的起平面反射效果的DBR-2层；所述DBR-1层的总厚度为850-950nm,所述DBR-2层的总厚度为500-700nm。
2.根据权利要求1所述的倒装结构深紫外发光二极管芯片，其特征在于，所述DBR-1层和DBR-2层均使用由两种不同的材料分别制成的薄膜交替叠加而成且所述DBR-1层的总厚度大于所述DBR-2层的总厚度，其中，所述材料包括氧化硅、氧化钛、硒化锌、氟化钇、氧化钽和氧化铪。
3.根据权利要求2所述的倒装结构深紫外发光二极管芯片，其特征在于，所述DBR-1层中的两种薄膜的单层厚度分别为35-50nm和56-85nm，两种薄膜交替叠加的总层数为13-17层，且所述DBR-1层的总厚度为850-950nm。
4.根据权利要求3所述的倒装结构深紫外发光二极管芯片，其特征在于，所述DBR-2层中的两种薄膜的单层厚度分别为30-35nm和40-60nm，两种薄膜交替叠加的总层数为13-17层，且所述DBR-2层的总厚度为500-700nm。
5.根据权利要求4所述的倒装结构深紫外发光二极管芯片，其特征在于，所述n电极和p电极上都设有PAD电极。
6.根据权利要求5所述的倒装结构深紫外发光二极管芯片，其特征在于，所述n电极、p电极和PAD电极均由Cr、Ni、Al、Ag、Au、Ti、Sn、Rh及Pt中的一种或者几种制成。
7.一种倒装结构深紫外发光二极管芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、提供最上层为p-AlGaN层的LED外延片；(2)、在所述LED外延片上，对所述p-AlGaN层的表面进行粗化处理，使得所述p-AlGaN层的表面变得粗糙；(3)、在所述LED外延片上，制备n电极的电极台面且使得所述n电极的电极台面的倾角为40°-50°，使得光能够在40°-140°入射；(4)、在所述LED外延片的上层表面上沉积一层钝化层；(5)、在所述LED外延片的钝化层的表面上沉积起台阶侧壁反射效果的DBR-1层和在所述DBR-1层的表面上直接沉积起平面反射效果的DBR-2层；(6)、在所述LED外延片上，刻蚀掉部分所述DBR-2层、DBR-1层和钝化层，形成两个电极窗口；(7)、在所述两个电极窗口中分别制备n电极和p电极；所述DBR-1层的总厚度为850-950nm,所述DBR-2层的总厚度为500-700nm。
8.根据权利要求7所述的倒装结构深紫外发光二极管芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的粗化处理具体为：a)、使用浓度为35-50％的氢氧化钠溶液在40-50℃条件下对所述p-AlGaN层进行腐蚀，腐蚀时间为10s-60s；b)、使用刻蚀机对腐蚀后的所述p-AlGaN层的表面进行干法刻蚀，其中，刻蚀速率为刻蚀时间为5-20s，刻蚀深度为2-5nm；c)、刻蚀后在氮气和氨气混合气体氛围下进行退火，其中，退火温度为800-1100℃、退火时间为10-30min，氮气和氨气的总流量为2SCCL，且氮气和氨气的流量比例为1：1、1：1.5或1.5：1。
9.根据权利要求8所述的倒装结构深紫外发光二极管芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中，通过物理沉积的方式在所述钝化层的表面上沉积DBR-1层和DBR-2层，所述DBR-1层和DBR-2层均使用由两种不同的材料分别制成的薄膜交替叠加而成且所述DBR-1层的总厚度大于所述DBR-2层的总厚度，其中，所述材料包括氧化硅、氧化钛、硒化锌、氟化钇、氧化钽和氧化铪。
10.根据权利要求9所述的倒装结构深紫外发光二极管芯片的制备方法，其特征在于，所述DBR-1层中的两种薄膜的单层厚度分别为35-50nm和56-85nm，两种薄膜交替叠加的总层数为13-17层。
11.根据权利要求10所述的倒装结构深紫外发光二极管芯片的制备方法，其特征在于，所述DBR-2层中的两种薄膜的单层厚度分别为30-35nm和40-60nm，两种薄膜交替叠加的总层数为13-17层。
12.根据权利要求11所述的倒装结构深紫外发光二极管芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中通过物理或者化学沉积的方式在所述LED外延片的上层表面上沉积一层SiO2作为所述钝化层，且所述钝化层的厚度为0.8-1.5um。
13.根据权利要求7-12中任一项所述的倒装结构深紫外发光二极管芯片的制备方法，其特征在于，进一步包括：(8)、在所述n电极和p电极上分别制备PAD电极。
14.根据权利要求13所述的倒装结构深紫外发光二极管芯片的制备方法，其特征在于，所述n电极、p电极和PAD电极均由Cr、Ni、Al、Ag、Au、Ti、Sn、Rh及Pt中的一种或者几种制成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110828169.6A CN113410356B (zh) | 2021-07-21 | 2021-07-21 | 一种倒装结构深紫外发光二极管芯片及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110828169.6A CN113410356B (zh) | 2021-07-21 | 2021-07-21 | 一种倒装结构深紫外发光二极管芯片及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113410356A CN113410356A (zh) | 2021-09-17 |
| CN113410356B true CN113410356B (zh) | 2023-11-17 |
Family
ID=77687253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110828169.6A Active CN113410356B (zh) | 2021-07-21 | 2021-07-21 | 一种倒装结构深紫外发光二极管芯片及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113410356B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115579442B (zh) * | 2022-12-12 | 2024-01-26 | 至芯半导体(杭州)有限公司 | 一种深紫外led芯片结构的制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103730479A (zh) * | 2013-11-29 | 2014-04-16 | 南京大学扬州光电研究院 | 一种多发光子区GaN基LED集成芯片 |
| WO2016177333A1 (zh) * | 2015-05-05 | 2016-11-10 | 湘能华磊光电股份有限公司 | Iii族半导体发光器件倒装结构的制作方法 |
| WO2018151553A1 (ko) * | 2017-02-16 | 2018-08-23 | 엘지이노텍 주식회사 | 반도체 소자 |
| CN109326686A (zh) * | 2018-09-12 | 2019-02-12 | 聚灿光电科技（宿迁）有限公司 | 一种倒装发光二极管芯片的制作方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4178836B2 (ja) * | 2002-05-29 | 2008-11-12 | ソニー株式会社 | 窒化ガリウム系半導体素子及びその製造方法 |
| EP2763195A3 (en) * | 2013-01-30 | 2016-04-06 | LG Innotek Co., Ltd. | Light emitting device |
-
2021
- 2021-07-21 CN CN202110828169.6A patent/CN113410356B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103730479A (zh) * | 2013-11-29 | 2014-04-16 | 南京大学扬州光电研究院 | 一种多发光子区GaN基LED集成芯片 |
| WO2016177333A1 (zh) * | 2015-05-05 | 2016-11-10 | 湘能华磊光电股份有限公司 | Iii族半导体发光器件倒装结构的制作方法 |
| WO2018151553A1 (ko) * | 2017-02-16 | 2018-08-23 | 엘지이노텍 주식회사 | 반도체 소자 |
| CN109326686A (zh) * | 2018-09-12 | 2019-02-12 | 聚灿光电科技（宿迁）有限公司 | 一种倒装发光二极管芯片的制作方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113410356A (zh) | 2021-09-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4999696B2 (ja) | ＧａＮ系化合物半導体発光素子及びその製造方法 | |
| JP5732140B2 (ja) | 窒化物半導体素子及びその製造方法 | |
| KR100670928B1 (ko) | ＧａＮ계 화합물 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법 | |
| JP5052636B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| US7023026B2 (en) | Light emitting device of III-V group compound semiconductor and fabrication method therefor | |
| JP5030398B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
| US6794685B2 (en) | Nitride semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof | |
| JP5630384B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子の製造方法 | |
| JP4766845B2 (ja) | 窒化物系化合物半導体発光素子およびその製造方法 | |
| EP1677365A2 (en) | Semiconductor light emitting diode having textured structure and method of manufacturing the same | |
| US20100219437A1 (en) | Nitride semiconductor light emitting diode | |
| JP2007281037A (ja) | 半導体発光素子及びその製造方法 | |
| JP6007897B2 (ja) | 半導体発光素子及びその製造方法 | |
| CN113410356B (zh) | 一种倒装结构深紫外发光二极管芯片及其制备方法 | |
| KR100672077B1 (ko) | 질화물계 발광소자의 제조방법 | |
| JP2008016629A (ja) | ３族窒化物系発光ダイオード素子の製造方法 | |
| JP5287837B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子およびその負極 | |
| KR20060035424A (ko) | ＧａＮ계 화합물 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법 | |
| EP3944344A1 (en) | Light emitting element and method of manufacturing light emitting element | |
| JP4284722B2 (ja) | 半導体発光素子の製造方法 | |
| JP2009094108A (ja) | ＧａＮ系ＬＥＤ素子の製造方法 | |
| CN219267676U (zh) | 一种倒装深紫外发光二极管芯片 | |
| CN113875032A (zh) | 一种发光二极管及制作方法 | |
| JP2005203765A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子およびその負極 | |
| CN217719639U (zh) | 一种深紫外led芯片 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |