CN115579442B - 一种深紫外led芯片结构的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及深紫外LED芯片技术领域，尤其涉及一种深紫外LED芯片结构的制备方法。本发明提供的制备方法通过匹配n型欧姆接触层倾斜面与水平面之间的夹角为65~80°倒梯形铝反射电极，提高量子阱有源层的侧向出光，进而达到提高出光功率的目的。本发明制备得到的深紫外LED芯片结构的发光效率较现有的深紫外LED提升了1.08%。
Description
技术领域
本发明涉及深紫外LED芯片技术领域，尤其涉及一种深紫外LED芯片结构的制备方法。
背景技术
目前，人们对消毒产品也越来越重视，深紫外光照射是广泛应用的杀菌消毒手段。深紫外LED是新一代的深紫外光源，相较于传统深紫高压汞灯优点明显，其具有寿命长、多波长可选，不含汞、更环保、出光指向性强等诸多优点，波长200~280nm的短波深紫外LED，应用市场广阔，比如水和空气净化、杀菌处理、医学仪器、高密度光学数据存储和通信系统等领域。因此，对深紫外LED的工业化开发得到了重视，以AlGaN材料为有源区的深紫外LED是实现该波段深紫外LED器件产品的理想材料，具有其它传统紫外光源无法比拟的优势。
但是，就目前深紫外LED的低光提取效率仍然不能满足目前的应用要求，主要是P型GaN层对有源层激发的光源，吸收程度在50%以上，导致深紫外LED的出光功率仅为2~3%左右。
发明内容
本发明的目的在于提供一种深紫外LED芯片结构的制备方法。所述制备方法制备得到的深紫外LED芯片结构具有较高的出光功率。
本发明提供了一种深紫外LED芯片结构的制备方法，包括以下步骤：
在衬底表面生长前驱外延结构；所述前驱外延结构包括依次层叠设置的AlN层、N型AlGaN层、量子阱有源层、P型AlGaN层和P型GaN层；
在所述P型GaN层的表面沉积SiO2保护层后，进行MESA光刻处理，得到具有MESA图形的SiO2保护层；
按照所述MESA图形，沿所述P型GaN层至N型AlGaN层依次进行第一刻蚀，去除光刻胶后，进行第二刻蚀，去除具有MESA图形的SiO2保护层；所述第一刻蚀得到的倾斜面与水平面之间的夹角为θ，所述θ=71~83°，所述第二刻蚀得到的倾斜面与水平面之间的夹角为β，所述β=73~85°；
在裸露的N型AlGaN层表面、P型GaN层和第二刻蚀得到的倾斜面的表面沉积SiO2层后，依次进行光刻、刻蚀，得到具有倾斜面的SiO2层，所述SiO2层的倾斜面与水平面的夹角为W，所述W=65~80°；
分别在裸露的N型AlGaN层表面制备n型欧姆接触层，在裸露的P型GaN层表面制备p型欧姆接触层后，同时在所述n型欧姆接触层的表面沉积倒梯形金属铝反射电极层和在p型欧姆接触层的表面沉积金属铝反射电极层，得到所述深紫外LED芯片结构。
优选地，所述MESA光刻处理包括：在所述SiO2保护层的表面涂覆光刻正胶后，进行湿法腐蚀；
所述湿法腐蚀采用的腐蚀液为BOE溶液，所述BOE溶液中NH4F和HF的浓度比为6:1。
优选地，所述湿法腐蚀包括依次进行的第一步湿法腐蚀和第二步湿法腐蚀；
所述第一步湿法腐蚀的时间为75~90s；
第二步湿法腐蚀的时间为100s；
所述第一步湿法腐蚀和第二步湿法腐蚀之间的时间间隔为75s。
优选地，所述湿法腐蚀后的单边过腐蚀<0.2μm。
优选地，所述第一刻蚀和第二刻蚀的方式均为ICP干法刻蚀。
优选地，所述第一刻蚀的上电极功率为500W，下电极功率为100W，采用的刻蚀气体为CI3和BCI3；所述CI3和BCI3的通入速率之比为13:5。
优选地，所述第二刻蚀的上电极功率为230W，下电极功率为60W，采用的刻蚀气体为CI3和BCI3；所述CI3和BCI3的通入速率之比为16:3。
优选地，所述刻蚀包括依次进行的干法刻蚀和湿法刻蚀；
所述干法刻蚀的上电极功率为300W，下电极功率为120W，采用的刻蚀气体为CF4和O2；所述CF4和O2的通入速率之比为15:1，刻蚀时间为13min。
优选地，所述湿法刻蚀采用的刻蚀液为BOE溶液，所述BOE溶液中NH4F和HF的浓度比为6:1；所述湿法刻蚀的时间为45~60s。
优选地，所述n型欧姆接触层和p型欧姆接触层的材料独立的为Cr、Ti、Ni、Rh、Pt、Al和Au中的一种或几种。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种深紫外LED芯片结构的制备方法，包括以下步骤：在衬底表面生长前驱外延结构；所述前驱外延结构包括依次层叠设置的AlN层、N型AlGaN层、量子阱有源层、P型AlGaN层和P型GaN层；在所述P型GaN层的表面沉积SiO2保护层后，进行MESA光刻处理，得到具有MESA图形的SiO2保护层；按照所述MESA图形，沿所述P型GaN层至N型AlGaN层依次进行第一刻蚀，去除光刻胶后，进行第二刻蚀，去除具有MESA图形的SiO2保护层；所述第一刻蚀得到的倾斜面与水平面之间的夹角为θ，所述θ=71~83°，所述第二刻蚀得到的倾斜面与水平面之间的夹角为β，所述β=73~85°；在裸露的N型AlGaN层表面、P型GaN层和第二刻蚀得到的倾斜面的表面沉积SiO2层后，依次进行光刻、刻蚀，得到具有倾斜面的SiO2层，所述SiO2层的倾斜面与水平面的夹角为W，所述W=65~80°；分别在裸露的N型AlGaN层表面制备n型欧姆接触层，在裸露的P型GaN层表面制备p型欧姆接触层后，同时在所述n型欧姆接触层的表面沉积倒梯形金属铝反射电极层和在p型欧姆接触层的表面沉积金属铝反射电极层，得到所述深紫外LED芯片结构。本发明所述制备方法匹配倒梯形金属铝反射电极层与水平面之间的夹角（所述SiO2层的倾斜面与水平面的夹角）为65~80°，提高量子阱有源层的侧向出光，进而达到提高出光功率的目的。本发明制备得到的深紫外LED芯片结构的发光效率较现有的深紫外LED提升了1.08%。
附图说明
图1为实施例1制备得到的深紫外LED芯片结构的结构示意图；
图2为实施例1经过第一刻蚀处理后的前驱外延结构的结构示意图；
图3为实施例1经过第二刻蚀处理后的前驱外延结构的结构示意图；
其中，S1-MESA刻蚀后的前驱外延结构，S2-SiO2保护层，S3-n型欧姆接触层，S4-SiO2刻蚀台阶层（具有倾斜面的SiO2层），S5-倒梯形金属铝反射电极，S6-p型欧姆接触层；
T1-P型GaN层，T2-P型AlGaN层，T3-量子阱有源层，T4-N型AlGaN层，T5-AlN层，T6-衬底；
W-SiO2层的倾斜面与水平面的夹角（倒梯形金属铝反射电极层与水平面之间的夹角），β-第二刻蚀得到的倾斜面与水平面之间的夹角，θ-第一刻蚀得到的倾斜面与水平面之间的夹角，α-W的补角。
具体实施方式
本发明提供了一种深紫外LED芯片结构的制备方法，包括以下步骤：
在衬底表面生长前驱外延结构；所述前驱外延结构包括依次层叠设置的AlN层、N型AlGaN层、量子阱有源层、P型AlGaN层和P型GaN层；
在所述P型GaN层的表面沉积SiO2保护层后，进行MESA光刻处理，得到具有MESA图形的SiO2保护层；
按照所述MESA图形，沿所述P型GaN层至N型AlGaN层依次进行第一刻蚀，去除光刻胶后，进行第二刻蚀，去除具有MESA图形的SiO2保护层；所述第一刻蚀得到的倾斜面与水平面之间的夹角为θ，所述θ=71~83°，所述第二刻蚀得到的倾斜面与水平面之间的夹角为β，所述β=73~85°；
在裸露的N型AlGaN层表面、P型GaN层和第二刻蚀得到的倾斜面的表面沉积SiO2层后，依次进行光刻、刻蚀，得到具有倾斜面的SiO2层，所述SiO2层的倾斜面与水平面的夹角为W，所述W=65~80°；
分别在裸露的N型AlGaN层表面制备n型欧姆接触层，在裸露的P型GaN层表面制备p型欧姆接触层后，同时在所述n型欧姆接触层的表面沉积倒梯形金属铝反射电极层和在p型欧姆接触层的表面沉积金属铝反射电极层，得到所述深紫外LED芯片结构。
在本发明中，若无特殊说明，所有制备原料均为本领域技术人员熟知的市售产品。
本发明在衬底表面生长前驱外延结构；所述前驱外延结构包括依次层叠设置的AlN层、N型AlGaN层、量子阱有源层、P型AlGaN层和P型GaN层。
本发明对所述衬底没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的衬底即可。在本发明的实施例中，所述衬底具体为蓝宝石衬底。
本发明对所述生长前驱外延结构的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。在本发明中，所述AlN层的厚度优选为2.9~3.5μm，更优选为3.1~3.3μm；所述N型AlGaN层的厚度优选为1.8~2.6μm，更优选为2.0~2.4μm；所述量子阱有源层的厚度优选为150~300nm，更优选为200~250nm；所述量子阱有源层的材料优选为AlGaN；所述P型AlGaN层的厚度优选为20~50nm，更优选为30~40nm；所述P型GaN层的厚度优选为15~35nm，更优选为15~20nm。在本发明中，所述前驱外延结构的总厚度优选为4.7~6.1μm，更优选为5.1~5.7μm。
得到所述前驱外延结构后，本发明在所述P型GaN层的表面沉积SiO2保护层后，进行MESA光刻处理，得到具有MESA图形的SiO2保护层。
沉积所述SiO2保护层前，本发明还优选包括对所述P型GaN层进行酸洗，本发明对所述酸洗的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程使所述P型GaN层表面的颗粒和有机物去除即可。
在本发明中，沉积所述SiO2保护层采用的气体优选包括硅烷、氮气和一氧化二氮；所述硅烷、氮气和一氧化二氮的通入速率之比优选为2:11:10；所述硅烷和氮气的混合度优选为5%。在本发明中，所述沉积优选包括第一沉积和第二沉积，所述第一沉积的射频（RF）功率优选为60W，时间优选为14~16min；所述第二沉积的功率优选为100W，时间优选为14~16min。
在本发明中，采用上述两步沉积的过程的作用是第一层为保护层，因PECVD射频功率在辉光放电过程中，极易损伤外延层表面，遂使用小功率，在外延层表面先沉积一定厚度的SiO2做外延保护层，之后再提高射频功率，加快沉积速率。
在本发明中，所述SiO2保护层的厚度优选为630~750nm，更优选为650~720nm，最优选为680~700nm。在本发明中，所述SiO2保护层的厚度均匀性优选<3%。
在本发明中，所述MESA光刻处理优选包括：在所述SiO2保护层的表面涂覆光刻正胶后，进行湿法腐蚀。
本发明对所述涂覆光刻正胶的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
在本发明中，所述湿法腐蚀采用的腐蚀液优选为BOE溶液，所述BOE溶液中NH4F和HF的浓度比优选为6:1。在本发明中，所述湿法腐蚀优选包括依次进行第一步湿法腐蚀和第二步湿法腐蚀；所述第一步湿法腐蚀的时间优选为75~90s，第二步湿法腐蚀的时间优选为100s；所述第一步湿法腐蚀和第二步湿法腐蚀之间的时间间隔优选为75s；所述第一步湿法腐蚀完成后还优选包括清洗，所述清洗的方式优选包括采用冲水的方式进行清洗。
在本发明中，所述第一湿法腐蚀的作用是刻蚀SiO2形成MESA图形，并在刻蚀区域裸露出所述P型GaN层；所述第二湿法腐蚀的作用是对所述光刻胶覆盖下的MESA图形的四周边缘区域进行侧腐蚀，保证单边过腐蚀小于0.2μm。
得到MESA图形后，本发明按照所述MESA图形，沿所述P型GaN层至N型AlGaN层依次进行第一刻蚀，去除光刻胶后，进行第二刻蚀，去除具有MESA图形的SiO2保护层；所述第一刻蚀得到的倾斜面与水平面之间的夹角为θ，所述θ=71~83°，所述第二刻蚀得到的倾斜面与水平面之间的夹角为β，所述β=73~85°。
在本发明中，所述第一刻蚀和第二刻蚀的方式均优选为ICP干法刻蚀。
在本发明中，所述第一刻蚀的上电极功率优选为500W，下电极功率优选为100W，采用的刻蚀气体优选为CI3和BCI3；所述CI3和BCI3的通入速率之比优选为13:5。在本发明中，所述第一刻蚀的深度优选为从P型GaN层刻蚀至N型AlGaN层，并使所述第一刻蚀得到的倾斜面与水平面之间的夹角为71~83°，所述第一刻蚀的刻蚀深度优选为400~500nm；所述第一刻蚀的刻蚀深度大于等于所述量子阱有源层、P型AlGaN层和P型GaN层的总厚度，小于所述N型AlGaN层、量子阱有源层、P型AlGaN层和P型GaN层的总厚度。本发明对所述去除光刻胶的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
在本发明中，所述第二刻蚀的上电极功率优选为230W，下电极功率优选为60W，采用的刻蚀气体优选为CI3和BCI3；所述CI3和BCI3的通入速率之比优选为16:3。在本发明中，所述第二刻蚀的条件可以提高侧向刻蚀的速率，使侧向刻蚀面与水平面的夹角为95~107°。
本发明对所述去除具有MESA图形的SiO2保护层的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
去除具有MESA图形的SiO2保护层后，本发明在裸露的N型AlGaN层表面、P型GaN层和第二刻蚀得到的倾斜面的表面沉积SiO2层后，依次进行光刻、刻蚀，得到具有倾斜面的SiO2层，所述SiO2层的倾斜面与水平面的夹角为W，所述W=65~80°。
在本发明中，沉积所述SiO2层采用的气体优选包括硅烷、氮气和一氧化二氮；所述硅烷、氮气和一氧化二氮的通入速率之比优选为8:130:50；所述硅烷和氮气的混合度优选为5%。在本发明中，所述沉积优选包括第一沉积和第二沉积，所述第一沉积的射频（RF）功率优选为30W，时间优选为2min；所述第二沉积的功率优选为120W，时间优选为25~28min。在本发明中，采用上述两步沉积的过程可以使SiO2层的均匀性优选<1%。
在本发明中，所述SiO2层的厚度优选大于等于所述第一刻蚀的深度，所述SiO2层的厚度优选为500~590nm，更优选为530~560nm。
本发明对所述光刻的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。在本发明中，所述光刻的作用是裸露出p型P型GaN层以便后续制备p型欧姆接触层，裸露出N型AlGaN层以便后续制备n型欧姆接触层。
在本发明中，所述刻蚀优选包括依次进行的干法刻蚀和湿法刻蚀。在本发明中，所述干法刻蚀的上电极功率优选为300W，下电极功率优选为120W，采用的刻蚀气体优选为CF4和O2；所述CF4和O2的通入速率之比优选为15:1，刻蚀时间优选为13min。
在本发明中，所述湿法刻蚀采用的刻蚀液优选为BOE溶液，所述BOE溶液中NH4F和HF的浓度比优选为6:1；所述湿法刻蚀的时间优选为45~60s。
在本发明中，经过所述干法刻蚀后，可以形成SiO2倾斜面与水平面的夹角为65~80°，同时，由于干法刻蚀对于N型AlGaN层和P型GaN层也存在一定的腐蚀作用，因此先进行干法刻蚀刻蚀掉厚度方向上的大部分二氧化硅层以后，采用湿法刻蚀对二氧化硅层做进一步的腐蚀至裸露出N型AlGaN层和P型GaN层，并保护N型AlGaN层和P型GaN层不被破坏。
所述湿法刻蚀完成后，本发明还优选包括去除光刻胶的过程，本发明对所述去除光刻胶的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
得到具有倾斜面的SiO2层后，本发明分别在裸露的N型AlGaN层表面制备n型欧姆接触层，在裸露的P型GaN层表面制备p型欧姆接触层后，同时在所述n型欧姆接触层的表面沉积倒梯形金属铝反射电极层和在p型欧姆接触层的表面沉积金属铝反射电极层，得到所述深紫外LED芯片结构。
在本发明中，所述n型欧姆接触层和p型欧姆接触层的材料独立的优选为Cr、Ti、Ni、Rh、Pt、Al和Au中的一种或几种；当所述金属为上述具体选择中的两种以上时，所述金属优选为有上述具体选择中的两种以上的元素组成的合金。
本发明对所述n型欧姆接触层和p型欧姆接触层的制备过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
在本发明中，所述n型欧姆接触层的厚度优选为200~300nm，更优选为230~300nm；所述p型欧姆接触层的厚度优选为10~130nm，更优选为50~100nm。
在本发明中，所述n型欧姆接触层或p型欧姆接触层的分别与N型AlGaN层和P型GaN层形成良好的欧姆接触，使得芯片电压较低。
制备所述n型欧姆接触层或p型欧姆接触层完成后，本发明还优选包括负胶光刻；本发明对所述负胶光刻的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
在本发明中，制备所述倒梯形金属铝反射电极层和金属铝反射电极层的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。在本发明中，所述倒梯形金属铝反射电极的厚度优选为250~600nm，更优选为300~500nm，最优选为350~450nm。在本发明中，所述倒梯形金属铝反射电极层的厚度优选小于所述刻蚀的厚度（即SiO2层的厚度）。
所述倒梯形金属铝反射电极层制备完成后，本发明还优选包括在所述倒梯形金属铝反射电极层表面制备叠加层；所述叠加层的厚度优选为1.5μm。在本发明中，所述叠加层的材料优选为Cr、Ti、Ni、Rh、Pt和Au中的一种或几种；当所述叠加层的材料为上述具体选择中的两种以上时，所述叠加层的材料优选为有上述具体选择中的两种以上的元素组成的合金。
在本发明中，所述金属铝反射电极层的厚度优选为1.2~1.8μm，更优选为1.3~1.6nm，最优选为1.3~1.5nm。
所述金属铝反射电极层制备完成后，本发明还优选包括在所述金属铝反射电极层表面制备叠加层；所述叠加层的厚度优选为1.5μm。在本发明中，所述叠加层的材料优选为Cr、Ti、Ni、Rh、Pt和Au中的一种或几种；当所述叠加层的材料为上述具体选择中的两种以上时，所述叠加层的材料优选为有上述具体选择中的两种以上的元素组成的合金。
在本发明中，所述芯片结构优选应用于后续深紫外LED芯片的制备，所述制备的过程优选包括：
在所述外延结构的功能层表面沉积厚度为800~1000nm的SiO2层作为绝缘保护层后，进行正胶光刻刻蚀，在所述绝缘保护层上开孔，在所述开孔位置进行PAD光刻，做P/NPAD蒸镀金属层焊盘（金属层焊盘的材料优选为Cr、Ti、Ni、Rh、Pt和Au中的一种或几种；当所述金属层焊盘的材料为上述具体选择中的两种以上时，所述金属层焊盘的材料优选为有上述具体选择中的两种以上的元素组成的合金）。本发明对沉积所述SiO2层的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。本发明对所述正胶光刻刻蚀的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程并保证达到刻蚀比厚度的目的即可。本发明对所述开孔的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行，并保证达到SiO2刻蚀完全的目的即可。本发明对所述蒸镀的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
下面结合实施例对本发明提供的深紫外LED芯片结构的制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
在蓝宝石衬底的表面依次生长AlN层（厚度为3.2μm），N型AlGaN层（厚度为2.4μm），量子阱有源层（材料为AlGaN，厚度为240nm），P型AlGaN层（厚度为35nm）和P型GaN层（厚度为20nm）；
对所述P型GaN层进行酸洗，去除所述P型GaN层表面的颗粒和有机物后，在所述P型GaN层的表面沉积厚度为630nm的SiO2保护层（沉积所述SiO2保护层采用的气体包括硅烷、氮气和一氧化二氮；所述硅烷、氮气和一氧化二氮的通入速率分别为200sccm，1100sccm和1000sccm；所述硅烷和氮气的混合度为5%，所述沉积包括依次进行的第一沉积和第二沉积，所述第一沉积的射频（RF）功率为60W，时间为0.5min；所述第二沉积的功率为100W，时间为15min），所述SiO2保护层的均匀性<3%；
得到SiO2保护层后，在所述SiO2保护层的表面涂覆光刻正胶后，进行湿法腐蚀（所述湿法腐蚀采用的腐蚀液为BOE溶液，所述BOE溶液中NH4F和HF的浓度比为6:1，所述湿法腐蚀包括第一步湿法腐蚀、冲水清洗和第二步湿法腐蚀；所述第一步湿法腐蚀的时间为75s，所述第一步湿法腐蚀和第二步湿法腐蚀之间的时间间隔为75s，第二步湿法腐蚀的时间为100s），得到具有MESA图形的SiO2保护层；
按照所述MESA图形，沿所述P型GaN层至N型AlGaN层依次进行第一刻蚀（所述第一刻蚀的上电极功率为500W，下电极功率为100W，采用的刻蚀气体为CI3和BCI3；所述CI3和BCI3的通入速率分别为130sccm和50sccm，使所述第一刻蚀得到的倾斜面与水平面之间的夹角为75°，所述第一刻蚀的刻蚀深度为450nm，第一刻蚀后的结构示意图如图2所示）和第二刻蚀（所述第二刻蚀的上电极功率为230W，下电极功率为60W，采用的刻蚀气体为CI3和BCI3；所述CI3和BCI3的通入速率分别80sccm和15sccm，使侧向刻蚀面与水平面的夹角为102°，第二刻蚀后的结构示意图如图3所示），去除具有MESA图形的SiO2保护层；
在所述N型AlGaN层表面和去除SiO2保护层后的表面沉积厚度为550nm的SiO2层（沉积所述SiO2层采用的气体包括硅烷、氮气和一氧化二氮；所述硅烷、氮气和一氧化二氮的通入速率分别为80sccm，1300sccm和500sccm；所述硅烷和氮气的混合度为5%，所述沉积包括第一沉积和第二沉积，所述第一沉积的射频（RF）功率为30W，时间为2min；所述第二沉积的功率为120W，时间为28min，所述SiO2层的均匀性<1%）后，依次进行光刻、干法蚀刻（所述干法刻蚀的上电极功率为300W，下电极功率为120W，采用的刻蚀气体为CF4和O2；所述CF4和O2的通入速率分别为75sccm和5sccm，刻蚀时间为13min）和湿法刻蚀（所述湿法刻蚀采用的刻蚀液为BOE溶液，所述BOE溶液中NH4F和HF的浓度比为6:1；所述湿法刻蚀的时间为45s），得到具有倾斜面的SiO2层，所述SiO2层的倾斜面与水平面的夹角为73°；
在裸露的N型AlGaN层表面依次制备n型欧姆接触层（厚度为240nm，结构为层叠设置的Cr/Ti/Ni/Au）、倒梯形金属铝反射电极层（厚度为300nm，材料为纯度为99.99%的高纯铝）和叠加层（厚度为1.5μm，结构为层叠设置的Ti/Ni/Ti/Ni/Ti/Ni/Pt/Au；在裸露的P型GaN层表面依次制备p型欧姆接触层（厚度为130nm，结构为层叠设置的Ni/Au）、金属铝反射电极层（厚度为350nm，材料为纯度为99.99%的高纯铝）和叠加层（厚度为1.5μm，结构为层叠设置的Ti/Ni/Ti/Ni/Ti/Ni/Pt/Au）；得到芯片结构（结构如图1所示）；
在所述芯片结构的功能层表面沉积厚度为8500μm的SiO2层作为绝缘保护层后，进行正胶光刻刻蚀，在所述绝缘保护层上开孔，在所述开孔位置依次进行PAD光刻、蒸镀P/NPAD焊盘（结构为层叠设置的Cr/Ti/Al/Ti/Al/Ti/Al/Au/Sn），得到深紫外LED芯片。
对比例1
参考实施例1，得到MESA图形后，按照所述MESA图形，沿所述P型GaN层至N型AlGaN层进行刻蚀至刻蚀面与水平面的夹角为73°后，在裸露的N型AlGaN层表面依次制备n型欧姆接触层（厚度为240nm，结构为层叠设置的Cr/Ti/Ni/Au）、倒梯形金属铝反射电极层（厚度为350nm，材料为纯度为99.99%的高纯铝）和叠加层（厚度为1.5μm，结构为层叠设置的Ti/Ni/Ti/Ni/Ti/Ni/Pt/Au）；在在裸露的P型GaN层表面依次制备p型欧姆接触层（厚度为130nm，结构为层叠设置的Ni/Au）和金属铝反射电极层（厚度为1.8μm，结构为层叠设置的Cr/Al/Ti/Ni/Ti/Ni/Ti/Ni/Pt/Au；得到芯片结构；
在所述芯片结构的功能层表面沉积厚度为8000~10000μm的SiO2层作为绝缘保护层后，进行正胶光刻刻蚀，在所述绝缘保护层上开孔，在所述开孔位置依次进行PAD光刻、蒸镀P/N PAD焊盘（结构为层叠设置的Cr/Ti/Al/Ti/Al/Ti/Al/Au/Sn），得到深紫外LED芯片。
对实施例1和对比例1所述深紫外LED芯片进行发光效率测试，测试结果为：实施例1所述深紫外LED芯片的发光效率为3.78%，对比例1所述的深紫外LED芯片的出光功率为2.7%，实施例1较对比例1的出光功率提升了1.08%。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种深紫外LED芯片结构的制备方法，其特征在于，由以下步骤组成：
在蓝宝石衬底的表面依次生长厚度为3.2μm的AlN层，厚度为2.4μm的N型AlGaN层，材料为AlGaN、厚度为240nm的量子阱有源层，厚度为35nm的P型AlGaN层和厚度为20nm的P型GaN层；
对所述P型GaN层进行酸洗，去除所述P型GaN层表面的颗粒和有机物后，在所述P型GaN层的表面沉积厚度为630nm的SiO2保护层，所述SiO2保护层的均匀性<3％；沉积所述SiO2保护层采用的气体包括硅烷、氮气和一氧化二氮；所述硅烷、氮气和一氧化二氮的通入速率分别为200sccm，1100sccm和1000sccm；所述硅烷和氮气的混合度为5％，所述沉积包括依次进行的第一沉积和第二沉积，所述第一沉积的射频功率为60W，时间为0.5min；所述第二沉积的功率为100W，时间为15min；
得到SiO2保护层后，在所述SiO2保护层的表面涂覆光刻正胶后，进行湿法腐蚀，得到具有MESA图形的SiO2保护层；所述湿法腐蚀采用的腐蚀液为BOE溶液，所述BOE溶液中NH4F和HF的浓度比为6:1，所述湿法腐蚀包括第一步湿法腐蚀、冲水清洗和第二步湿法腐蚀；所述第一步湿法腐蚀的时间为75s，所述第一步湿法腐蚀和第二步湿法腐蚀之间的时间间隔为75s，第二步湿法腐蚀的时间为100s；
按照所述MESA图形，沿所述P型GaN层至N型AlGaN层依次进行第一刻蚀和第二刻蚀，去除具有MESA图形的SiO2保护层；所述第一刻蚀的上电极功率为500W，下电极功率为100W，采用的刻蚀气体为CI3和BCI3；所述CI3和BCI3的通入速率分别为130sccm和50sccm，使所述第一刻蚀得到的倾斜面与水平面之间的夹角为75°，所述第一刻蚀的刻蚀深度为450nm；所述第二刻蚀的上电极功率为230W，下电极功率为60W，采用的刻蚀气体为CI3和BCI3；所述CI3和BCI3的通入速率分别80sccm和15sccm，使侧向刻蚀面与水平面的夹角为102°；
在所述N型AlGaN层表面和去除SiO2保护层后的表面沉积厚度为550nm的SiO2层后，依次进行光刻、干法蚀刻和湿法刻蚀，得到具有倾斜面的SiO2层，所述SiO2层的倾斜面与水平面的夹角为73°；沉积所述SiO2层采用的气体包括硅烷、氮气和一氧化二氮；所述硅烷、氮气和一氧化二氮的通入速率分别为80sccm，1300sccm和500sccm；所述硅烷和氮气的混合度为5％，所述沉积包括第一沉积和第二沉积，所述第一沉积的射频功率为30W，时间为2min；所述第二沉积的功率为120W，时间为28min，所述SiO2层的均匀性<1％；所述干法刻蚀的上电极功率为300W，下电极功率为120W，采用的刻蚀气体为CF4和O2；所述CF4和O2的通入速率分别为75sccm和5sccm，刻蚀时间为13min；所述湿法刻蚀采用的刻蚀液为BOE溶液，所述BOE溶液中NH4F和HF的浓度比为6:1；所述湿法刻蚀的时间为45s；
在裸露的N型AlGaN层表面依次制备厚度为240nm、结构为层叠设置的Cr/Ti/Ni/Au的n型欧姆接触层，厚度为300nm、材料为纯度为99.99％的高纯铝的倒梯形金属铝反射电极层和厚度为1.5μm、结构为层叠设置的Ti/Ni/Ti/Ni/Ti/Ni/Pt/Au叠加层；在裸露的P型GaN层表面依次制备厚度为130nm、结构为层叠设置的Ni/Au的p型欧姆接触层，厚度为350nm、材料为纯度为99.99％的高纯铝的金属铝反射电极层和厚度为1.5μm、结构为层叠设置的Ti/Ni/Ti/Ni/Ti/Ni/Pt/Au的叠加层，得到芯片结构；
在所述芯片结构的功能层表面沉积厚度为8500μm的SiO2层作为绝缘保护层后，进行正胶光刻刻蚀，在所述绝缘保护层上开孔，在所述开孔位置依次进行PAD光刻、蒸镀结构为层叠设置的Cr/Ti/Al/Ti/Al/Ti/Al/Au/Sn的P/NPAD焊盘，得到深紫外LED芯片。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| 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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