基于GaN材料的RGBW垂直结构LED芯片的制备方法、LED芯片和LED灯技术

本发明专利技术提供基于GaN材料的RGBW垂直结构LED芯片的制备方法、LED芯片和LED灯，制备方法包括：在衬底上制备蓝光发光组件；在蓝光发光组件上制备红光发光组件；在蓝光发光组件上制备绿光发光组件；形成白光发光组件；在蓝光发光组件、红光发光组件、绿光发光组件和白光发光组件上制备公共正电极；在蓝光发光组件、红光发光组件、绿光发光组件及白光发光组件上制备蓝光负电极、红光负电极、绿光负电极及白光负电极，以实现基于GaN材料的RGBW四色LED芯片的制备。本发明专利技术的有益效果有：1.在单芯片能产生多种颜色的光，荧光粉的用量较少；2.集成度提高，LED成本可以下降；3.色温调节更加灵活。

【技术实现步骤摘要】
基于GaN材料的RGBW垂直结构LED芯片的制备方法、LED芯片和LED灯
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种基于GaN材料的RGBW垂直结构LED芯片的制备方法、LED芯片和LED灯。
技术介绍
LED光源在照明领域受到越来越普遍地应用。通常LED光源通过LED发光芯片配合荧光粉发出各种颜色的光。现有技术中，单独的发光芯片只能发出单色的光，若需合成其他颜色的光就需要将不同颜色的发光芯片混合在一起，并填充大量的荧光粉，这样就存在可靠性差、封装难度大的问题。此外，光线入射到荧光粉胶层中会出现强烈的散射现象，使得荧光粉胶层对光线的吸收作用，导致大量光线被反射，即透射过荧光粉层的光线会显著减少。因此，如何设计出一种新型的LED芯片就变得极其重要。
技术实现思路
因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本专利技术提出了一种基于GaN材料的RGBW垂直结构LED芯片的制备方法，包括：选择衬底(11)；在所述衬底(11)上制备蓝光发光组件，其中，所述蓝光发光组件包括GaN材料；对所述蓝光发光组件进行选择性刻蚀以形成红光灯芯槽；在所述红光灯芯槽中制备红光发光组件；对所述蓝光发光组件进行选择性刻蚀以形成绿光灯芯槽；在所述绿光灯芯槽中制备绿光发光组件；刻蚀所述蓝光发光组件、所述红光发光组件及所述绿光发光组件以形成白光发光组件；在所述蓝光发光组件、所述红光发光组件、所述绿光发光组件和所述白光发光组件上制备公共正电极；在所述蓝光发光组件、所述红光发光组件、所述绿光发光组件及所述白光发光组件上制备蓝光负电极、红光负电极、绿光负电极及白光负电极，以实现基于GaN材料的RGBW四色LED芯片的制备。在本专利技术的一种实施方式中，在所述衬底(11)上制备蓝光发光组件，包括：在所述衬底(11)上制备第一GaN缓冲层(101)；在所述第一GaN缓冲层(101)上制备第一GaN稳定层(102)；在所述第一GaN稳定层(102)上制备第一n型GaN层(103)；在所述第一n型GaN层(103)上制备第一InGaN/GaN多量子阱有源层(104)，所述第一InGaN/GaN多量子阱有源层(104)包括多个GaN势垒层(104a)和多个InGaN量子阱层(104b)，其中，所述GaN势垒层(104a)和所述InGaN量子阱层(104b)交替排布，并且，每个所述InGaN量子阱层(104b)厚度为1.5～3.5纳米，In的含量为10～20％；每个所述GaN势垒层(104a)厚度为5～10纳米；在所述第一InGaN/GaN多量子阱有源层(104)上制备第一p型AlGaN阻挡层(105)；在所述第一p型AlGaN阻挡层(105)上制备第一p型GaN层(106)，以完成所述蓝光发光组件的制备。在本专利技术的一种实施方式中，对所述蓝光发光组件进行选择性刻蚀以形成红光灯芯槽，包括：采用PECVD工艺在所述第一p型GaN层(106)上淀积厚度为300～800纳米的第一SiO2层；采用湿法刻蚀工艺在所述第一SiO2层上特定位置处刻蚀至少一个第一矩形窗口；所述第一矩形窗口的长度或宽度均大于50微米且小于300微米；在所述第一矩形窗口范围内沿着与所述衬底(11)垂直的方向采用干法刻蚀工艺持续刻蚀所述蓝光发光组件，直至刻蚀至所述衬底(11)的上表面处以形成第一凹槽；去除所述第一SiO2层；在所述第一p型GaN层(106)上表面、所述衬底(11)的上表面及所述第一凹槽的侧壁沉淀厚度为20～100纳米的第二SiO2层；采用干法刻蚀工艺刻蚀所述第一p型GaN层(106)上表面及所述衬底(11)的上表面的第二SiO2层以在所述第一凹槽的侧壁形成第一SiO2隔离壁(12)，所述第一SiO2隔离壁(12)用于隔离所述蓝光发光组件与所述红光发光组件。在本专利技术的一种实施方式中，在所述红光灯芯槽中制备红光发光组件，包括：在所述红光灯芯槽中制备厚度为2000～3000纳米的第二GaN缓冲层(401)；在所述第二GaN缓冲层(401)上制备厚度为1000～2000纳米、掺杂浓度为1×1017～1×1018cm-3的n型GaAs缓冲层(402)；在所述GaAs缓冲层(402)上制备厚度为500～1000纳米、掺杂浓度为1×1018～5×1019cm-3的n型GaAs稳定层(403)；在所述GaAs稳定层(403)上制备GalnP/A1GaInP多量子阱有源层(404)；所述GalnP/A1GaInP多量子阱有源层(404)包括多个GalnP势垒层(404a)和多个A1GaInP势垒层(404b)，其中，所述GalnP势垒层(404a)和所述A1GaInP势垒层(404b)交替排布，并且，每个所述A1GaInP势垒层(404b)厚度为5～10纳米，Al的含量为10～40％；每个所述GalnP势垒层(404a)厚度为5～10纳米；在所述GalnP/A1GaInP多量子阱有源层(404)上制备p型A1GaInP阻挡层(405)；在所述p型A1GaInP阻挡层(405)上制备厚度为100～500纳米、掺杂浓度为1×1017～1×1019cm-3的p型GaAs接触层(406)，以完成所述红光发光组件的制备。在本专利技术的一种实施方式中，刻蚀所述蓝光发光组件、所述红光发光组件及所述绿光发光组件以形成白光发光组件，包括：选择性刻蚀所述蓝光发光组件、所述红光发光组件及所述绿光发光组件以形成白光隔离壁，其中，所述白光隔离壁将所述蓝光发光组件分隔为第一蓝光发光组件和第二蓝光发光组件，将所述红光发光组件分隔为第一红光发光组件和第二红光发光组件，将所述绿光发光组件分隔为第一绿光发光组件和第二绿光发光组件，其中，所述第一蓝光发光组件、所述第一红光发光组件及所述第一绿光发光组件分布在所述白光隔离壁的第一侧，所述第二蓝光发光组件、所述第二红光发光组件及所述第二绿光发光组件分布在所述白光隔离壁的第二侧，其中，所述第二蓝光发光组件、所述第二红光发光组件及所述第二绿光发光组件配合使用以形成所述白光发光组件；在本专利技术的一种实施方式中，在所述蓝光发光组件、所述红光发光组件、所述绿光发光组件和所述白光发光组件上制备公共正电极，包括：在所述第一蓝光发光组件、所述第一红光发光组件、所述第一绿光发光组件、所述第二蓝光发光组件、所述第二红光发光组件及所述第二绿光发光组件上表面制备第一金属接触层；在所述第一金属接触层上制备反光金属层；选取导电衬底层，在所述导电衬底层表面制备第二金属接触层；在设定温度下使所述第二金属接触层和所述反光金属层接触以在所述导电衬底层和所述反光金属层之间形成键合效应，以实现在所述蓝光发光组件、所述红光发光组件、所述绿光发光组件和所述白光发光组件上制备公共正电极。在本专利技术的一种实施方式中，在所述蓝光发光组件、所述红光发光组件、所述绿光发光组件及所述白光发光组件上制备蓝光负电极、红光负电极、绿光负电极及白光负电极，包括：使用激光器去除所述衬底(11)以暴露所述第一蓝光发光组件、所述第一红光发光组件、所述第一绿光发光组件、所述第二蓝光发光组件、所述第二红光发光组件及所述第二绿光发光组件下表面；分别在所述第一蓝光发光组件、所述第一红光发光组件、所述第一绿光发光组件、所述第二蓝光发光组件、所述第二红光发光组件及所述第二绿光发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于GaN材料的RGBW垂直结构LED芯片的制备方法，其特征在于，包括：选择衬底(11)；在所述衬底(11)上制备蓝光发光组件，其中，所述蓝光发光组件包括GaN材料；对所述蓝光发光组件进行选择性刻蚀以形成红光灯芯槽；在所述红光灯芯槽中制备红光发光组件；对所述蓝光发光组件进行选择性刻蚀以形成绿光灯芯槽；在所述绿光灯芯槽中制备绿光发光组件；刻蚀所述蓝光发光组件、所述红光发光组件及所述绿光发光组件以形成白光发光组件；在所述蓝光发光组件、所述红光发光组件、所述绿光发光组件和所述白光发光组件上制备公共正电极；在所述蓝光发光组件、所述红光发光组件、所述绿光发光组件及所述白光发光组件上制备蓝光负电极、红光负电极、绿光负电极及白光负电极，以实现基于GaN材料的RGBW四色LED芯片的制备。

【技术特征摘要】
1.一种基于GaN材料的RGBW垂直结构LED芯片的制备方法，其特征在于，包括：选择衬底(11)；在所述衬底(11)上制备蓝光发光组件，其中，所述蓝光发光组件包括GaN材料；对所述蓝光发光组件进行选择性刻蚀以形成红光灯芯槽；在所述红光灯芯槽中制备红光发光组件；对所述蓝光发光组件进行选择性刻蚀以形成绿光灯芯槽；在所述绿光灯芯槽中制备绿光发光组件；刻蚀所述蓝光发光组件、所述红光发光组件及所述绿光发光组件以形成白光发光组件；在所述蓝光发光组件、所述红光发光组件、所述绿光发光组件和所述白光发光组件上制备公共正电极；在所述蓝光发光组件、所述红光发光组件、所述绿光发光组件及所述白光发光组件上制备蓝光负电极、红光负电极、绿光负电极及白光负电极，以实现基于GaN材料的RGBW四色LED芯片的制备。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述衬底(11)上制备蓝光发光组件，包括：在所述衬底(11)上制备第一GaN缓冲层(101)；在所述第一GaN缓冲层(101)上制备第一GaN稳定层(102)；在所述第一GaN稳定层(102)上制备第一n型GaN层(103)；在所述第一n型GaN层(103)上制备第一InGaN/GaN多量子阱有源层(104)，所述第一InGaN/GaN多量子阱有源层(104)包括多个GaN势垒层(104a)和多个InGaN量子阱层(104b)，其中，所述GaN势垒层(104a)和所述InGaN量子阱层(104b)交替排布，并且，每个所述InGaN量子阱层(104b)厚度为1.5～3.5纳米，In的含量为10～20％；每个所述GaN势垒层(104a)厚度为5～10纳米；在所述第一InGaN/GaN多量子阱有源层(104)上制备第一p型AlGaN阻挡层(105)；在所述第一p型AlGaN阻挡层(105)上制备第一p型GaN层(106)，以完成所述蓝光发光组件的制备。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述蓝光发光组件进行选择性刻蚀以形成红光灯芯槽，包括：采用PECVD工艺在所述第一p型GaN层(106)上淀积厚度为300～800纳米的第一SiO2层；采用湿法刻蚀工艺在所述第一SiO2层上特定位置处刻蚀至少一个第一矩形窗口；所述第一矩形窗口的长度或宽度均大于50微米且小于300微米；在所述第一矩形窗口范围内沿着与所述衬底(11)垂直的方向采用干法刻蚀工艺持续刻蚀所述蓝光发光组件，直至刻蚀至所述衬底(11)的上表面处以形成第一凹槽；去除所述第一SiO2层；在所述第一p型GaN层(106)上表面、所述衬底(11)的上表面及所述第一凹槽的侧壁沉淀厚度为20～100纳米的第二SiO2层；采用干法刻蚀工艺刻蚀所述第一p型GaN层(106)上表面及所述衬底(11)的上表面的第二SiO2层以在所述第一凹槽的侧壁形成第一SiO2隔离壁(12)，所述第一SiO2隔离壁(12)用于隔离所述蓝光发光组件与所述红光发光组件。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述红光灯芯槽中制备红光发光组件，包括：在所述红光灯芯槽中制备厚度为2000～3000纳米的第二GaN缓冲层(401)；在所述第二GaN缓冲层(401)上制备厚度为1000～2000纳米、掺杂浓度为1×1017～1×1018cm-3的n型GaAs缓冲层(402)；在所述GaAs缓冲层(402)上制备厚度为500～1000纳米、掺杂浓度为1×1018～5×1019cm-3的n型GaAs稳定层(403)；在所述GaAs稳定层(403)上制备GalnP/A1GaInP多量子阱有源...

【专利技术属性】
技术研发人员：左瑜，
申请(专利权)人：西安智盛锐芯半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61