基于GaN材料的RGBW四色LED芯片及其制备方法技术

技术编号:17782342 阅读:25 留言:0更新日期:2018-04-22 12:30
本发明专利技术提供一种基于GaN材料的RGBW四色LED芯片的制备方法,包括:选择蓝宝石作为衬底(11);在所述衬底(11)上生长蓝光材料,其中,所述蓝光材料包括GaN;对所述蓝光材料进行选择性刻蚀以形成红光灯芯槽;在所述红光灯芯槽中生长红光材料;对所述蓝光材料进行选择性刻蚀以形成绿光灯芯槽;在所述绿光灯芯槽中生长绿光材料;刻蚀所述蓝光材料、所述红光材料及所述绿光材料以形成白光材料;分别在所述蓝光材料、所述红光材料、所述绿光材料和所述白光材料上制备电极。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四色LED芯片及其制备方法
本专利技术涉及半导体
,尤其涉及一种基于GaN材料的RGBW四色LED芯片及其制备方法。
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四色LED芯片的制备方法,包括:选择蓝宝石作为衬底(11);在所述衬底(11)上生长蓝光材料,其中,所述蓝光材料包括GaN;对所述蓝光材料进行选择性刻蚀以形成红光灯芯槽;在所述红光灯芯槽中生长红光材料;对所述蓝光材料进行选择性刻蚀以形成绿光灯芯槽;在所述绿光灯芯槽中生长绿光材料;刻蚀所述蓝光材料、所述红光材料及所述绿光材料以形成白光材料;分别在所述蓝光材料、所述红光材料、所述绿光材料和所述白光材料上制备电极,以完成基于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)上生长蓝光材料,其中,所述蓝光材料包括GaN,包括:在所述衬底(11)上生长第一GaN缓冲层(101);在所述第一GaN缓冲层(101)上生长第一GaN稳定层(102);在所述第一GaN稳定层(102)上生长第一n型GaN层(103);在所述第一n型GaN层(103)上生长第一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)上生长第一p型AlGaN阻挡层(105);在所述第一p型AlGaN阻挡层(105)上生长第一p型GaN层(106),以完成所述蓝光材料的制备。在本专利技术的一种实施方式中,对所述蓝光材料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材料,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)用于隔离所述蓝光材料与所述红光材料。在本专利技术的一种实施方式中,在所述红光灯芯槽中生长红光材料,包括:在所述红光灯芯槽中生长厚度为2000~3000纳米的第二GaN缓冲层(401);在所述第二GaN缓冲层(401)上生长厚度为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)上生长厚度为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)上生长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)上生长p型A1GaInP阻挡层(405);在所述p型A1GaInP阻挡层(405)上生长厚度为100~500纳米、掺杂浓度为1×1017~1×1019cm-3的p型GaAs接触层(406),以完成所述红光材料的制备。在本专利技术的一种实施方式中,对所述蓝光材料进行选择性刻蚀以形成绿光灯芯槽,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纳米的第三SiO2层;采用湿法刻蚀工艺在所述第三SiO2层上特定位置处刻蚀出至少一个第二矩形窗口;所述第二矩形窗口的长度或宽度均大于50微米且小于300微米;在所述第二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材料,直至刻蚀至所述衬底(11)的上表面处以形成第二凹槽;去除所述第三SiO2层;在所述第一p型GaN层(106)上表面、所述衬底(11)的上表面及所述第二凹槽的侧壁沉淀厚度为20~100纳米的第四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)的上表面的第四SiO2层以在所述第二凹槽的侧壁形成第二SiO2隔离壁(22),所述第二SiO2隔离壁(22)用于隔离所述红光材料与所述绿光材料。在本专利技术的一种实施方式中,在所述绿光灯芯槽中生长绿光材料,包括:在所述绿光灯芯槽中生长厚度为3000~5000纳米的第三GaN缓冲层(201);在所述第三GaN缓冲层(201)上生长厚度为500~1500纳米的第二GaN稳定层(202);在所述第二GaN稳定层(202)上生长厚度为200~1000纳米、掺杂浓度为1×1018~5×1019cm-3的第二n型GaN层(203);在所述第二n型GaN层(203)上生长第二InGaN/GaN多量子阱有源层(204);在所述第二InGaN/GaN多量子阱有源层(204)上生长第二p型AlGaN阻挡层(205);所述第二p型AlGaN阻挡层(205)包括多个GaN势垒层(204a)和多个InGaN量子阱层(204b),其中,所述GaN势垒层(204a)和所述InGaN量子阱层(204b)交替排布,并且,每个所述InGaN量子阱层(204b)厚度为1.5~3.5纳米,In的含量为30~40%;每个所述GaN势垒层(204a)厚度为5~10纳米;在所述第二p型AlGaN阻挡层(205)上生长厚度为100~300纳米的第二p型GaN层(206),以完成所述绿光材料的制备。在本专利技术的一种实施方式中,刻蚀所述蓝光材料、所述红光材料及所述绿光材料以形成白光材料,包括:在所述第一p本文档来自技高网...
基于GaN材料的RGBW四色LED芯片及其制备方法

【技术保护点】
一种基于GaN材料的RGBW四色LED芯片的制备方法,其特征在于,包括:选择蓝宝石作为衬底(11);在所述衬底(11)上生长蓝光材料,其中,所述蓝光材料包括GaN;对所述蓝光材料进行选择性刻蚀以形成红光灯芯槽;在所述红光灯芯槽中生长红光材料;对所述蓝光材料进行选择性刻蚀以形成绿光灯芯槽;在所述绿光灯芯槽中生长绿光材料;刻蚀所述蓝光材料、所述红光材料及所述绿光材料以形成白光材料;分别在所述蓝光材料、所述红光材料、所述绿光材料和所述白光材料上制备电极,以完成基于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四色LED芯片的制备方法,其特征在于,包括:选择蓝宝石作为衬底(11);在所述衬底(11)上生长蓝光材料,其中,所述蓝光材料包括GaN;对所述蓝光材料进行选择性刻蚀以形成红光灯芯槽;在所述红光灯芯槽中生长红光材料;对所述蓝光材料进行选择性刻蚀以形成绿光灯芯槽;在所述绿光灯芯槽中生长绿光材料;刻蚀所述蓝光材料、所述红光材料及所述绿光材料以形成白光材料;分别在所述蓝光材料、所述红光材料、所述绿光材料和所述白光材料上制备电极,以完成基于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)上生长蓝光材料,其中,所述蓝光材料包括GaN,包括:在所述衬底(11)上生长第一GaN缓冲层(101);在所述第一GaN缓冲层(101)上生长第一GaN稳定层(102);在所述第一GaN稳定层(102)上生长第一n型GaN层(103);在所述第一n型GaN层(103)上生长第一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)上生长第一p型AlGaN阻挡层(105);在所述第一p型AlGaN阻挡层(105)上生长第一p型GaN层(106),以完成所述蓝光材料的制备。3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,对所述蓝光材料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材料,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)用于隔离所述蓝光材料与所述红光材料。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生长红光材料,包括:在所述红光灯芯槽中生长厚度为2000~3000纳米的第二GaN缓冲层(401);在所述第二GaN缓冲层(401)上生长厚度为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)上生长厚度为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)上生长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)上生长p型A1GaInP阻挡层(405);在所述p型A1GaInP阻挡层(405)上生长厚度为100~500纳米、掺杂浓度为1×1017~1×1019cm-3的p型GaAs接触层(406),以完成所述红光材料的制备。5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,对所述蓝光材料进行选择性刻蚀以形成绿光灯芯槽,包括:采用PECVD工艺在所述第一p型GaN层(106)上淀积厚度为300...

【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

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