发光二极管芯片及其制备方法技术

本申请提供一种发光二极管芯片及其制备方法。所述发光二极管芯片的制备方法包括以下几步。第一步，提供一衬底。第二步，在所述衬底表面通过黄光制程制备出多个凸形结构。第三步，垂直于所述衬底表面生长外延层，覆盖所述多个凸形结构。所述外延层包括第一半导体层、活性层和第二半导体层，所述第一半导体层包裹所述凸形结构。第四步，利用光刻方法制备出待刻蚀图形。第五步，利用干法刻蚀沿所述待刻蚀图形刻蚀所述外延层，形成间隔设置的多个发光二极管芯片，相邻所述发光发光二极管芯片之间的所述凸形结构露出。第六步，通过湿法刻蚀去除所述多个间隔设置的所述发光二极管芯片之间的所述凸形结构。

Light Emitting Diode Chip and Its Preparation Method

The application provides a light emitting diode chip and a preparation method thereof. The preparation method of the light emitting diode chip includes the following steps. The first step is to provide a substrate. In the second step, a plurality of convex structures are prepared on the surface of the substrate by a yellow light process. The third step is to grow an epitaxial layer perpendicular to the substrate surface and cover the plurality of convex structures. The epitaxy layer comprises a first semiconductor layer, an active layer and a second semiconductor layer, and the first semiconductor layer wraps the convex structure. In the fourth step, the pattern to be etched is fabricated by photolithography. In the fifth step, the epitaxial layer is etched along the pattern to be etched by dry etching to form a plurality of light emitting diode chips spaced, and the convex structure between the adjacent light emitting diode chips is exposed. In the sixth step, the convex structure between the light emitting diode chips with multiple intervals is removed by wet etching.

【技术实现步骤摘要】
发光二极管芯片及其制备方法
本申请涉及发光二极管领域，尤其涉及一种发光二极管芯片及其制备方法。
技术介绍
LED作为一种节能、环保、低碳的发光材料，与传统照明相比较具有不可比拟的优势。但是目前LED要在照明领域完全替代其他光源，还需要解决光效不理想、成本过高、降低芯片发热量以及提高LED使用寿命等诸多问题，而这些问题全部都受到LED量子效率的制约。LED的光取出效率指的是组件内部产生的光子，在经过组件本身的吸收、折射、反射后，实际在组件外部可测量到的光子数目。从而可知，影响取出效率的因素还包括LED本身的吸收、芯片的几何结构、芯片所使用的材料的折射率差及组件结构的光散射特性等。目前传统的方式是通过将LED外延层的侧壁通过激光烧蚀的方法腐蚀形成倒梯形的形状以改变入射光与界面的角度从而改变光路达到增加光取出效率的目的。但是，在激光烧蚀的过程中会在侧壁产生炭黑，导致严重吸光。另外，在通过激光烧蚀的方法处理过LED以后还需要高温热磷酸处理侧壁，并且需要在LED正面做很好的保护层才能避免LED正面的材料不受高温热磷酸的腐蚀，这样就需要投入相对较高的成本。
技术实现思路
基于以上，有必要针对发光二极管芯片制备过程中的严重吸光以及成本相对较高的问题，提供一种发光二极管芯片及其制备方法。本申请提供一种发光二极管芯片及其制备方法。所述发光二极管芯片的制备方法包括以下几步。第一步，提供一衬底。第二步，在所述衬底表面通过黄光制程制备出凸形结构。第三步，垂直于所述衬底表面生长外延层，覆盖所述多个凸形结构。所述外延层包括第一半导体层、活性层和第二半导体层，所述第一半导体层包裹多个所述凸形结构。第四步，利用光刻方法制备出待刻蚀图形。第五步，利用干法刻蚀沿所述待刻蚀图形刻蚀所述外延层，形成间隔设置的多个发光二极管芯片，相邻的所述发光二极管芯片之间的所述凸形结构漏出。第六步，通过湿法刻蚀去除所述多个间隔设置的所述发光二极管芯片之间的所述凸形结构。在其中一个实施例中，在所述S500中，所述干法刻蚀为感应耦合等离子体刻蚀。在其中一个实施例中，所述凸形结构为SiO2。在其中一个实施例中，在所述S600中，所述湿法刻蚀中采用的刻蚀液包括缓冲氧化物刻蚀液、盐酸、硝酸中的一种或多种。在其中一个实施例中，所述S200包括：S210，利用电子束蒸镀或溅射方式在所述衬底表面沉积牺牲层；S220，在所述牺牲层表面旋涂一层光刻胶，利用光刻方法将所述光刻胶图形化；S230，用烘胶台低温回流光刻胶，使所述S220中的光刻胶图像回流成凸包形或圆台形；S240，利用干法刻蚀将图形转移至所述牺牲层上，所述牺牲层形成凸包形或圆台形。在其中一个实施例中，所述发光二极管芯片的制备方法还包括S600，干法刻蚀部分所述第二半导体层和所述活性层以形成第一台阶，在所述第一台阶表面和所述第二半导体层表面分别设置第一电极和第二电极。在其中一个实施例中，所述发光二极管芯片包括衬底、外延层和凸形结构。所述外延层包括第一半导体层、活性层和第二半导体层。所述第一半导体层、所述活性层和所述第二半导体层垂直于所述衬底表面依次设置。多个所述凸形结构间隔设置于所述衬底表面。多个所述凸形结构被所述第一半导体层所包裹且所述第一半导体层的两端为刻蚀后的所述凸形结构。在其中一个实施例中，所述凸形结构为三角锥形、多面锥形或圆柱形状。在其中一个实施例中，所述凸形结构的厚度为0.1μm-3μm。在其中一个实施例中，所述凸形结构间的间距为2μm-4μm。在本实施例中，首先在所述衬底表面通过黄光制程制备出间隔设置的所述凸形结构。然后在图案化的所述衬底表面依次生长所述第一半导体层、所述活性层和所述第二半导体层。所述第一半导体层包裹着多个所述凸形结构。然后利用干法刻蚀沿所述待刻蚀图形刻蚀所述外延层至所述凸形结构。这样可以避免在制备所述凸形结构的过程中由于吸光副产物的产生而降低所述发光二极管芯片的取光效率。最后，再通过湿法腐蚀即可完成对所述凸形结构的刻蚀，使所述外延层的侧壁形成一定倒角，这样即可通过设置倒角、改变入射光与界面的角度而改变光路，减少内部反射损耗，并且可以使得光角度减小左右，从而增加所述发光二极管芯片的正向出光效率。附图说明图1为本申请一实施例提供的所述发光二极管芯片的制备方法流程图；图2为本申请一实施例提供的所述发光二极管芯片的结构示意图；图3为本申请一实施例提供的所述发光二极管芯片的配光曲线图；图4为本申请一实施例提供的所述发光二极管芯片的侧壁出光光路图；图5为本申请一实施例提供的所述发光二极管芯片的正面发光区示意图；图6为本申请一实施例提供的所述凸形结构的扫描电镜图。附图标记说明10：衬底20：外延层210：第一半导体层220：活性层230：第二半导体层30：凸形结构100：发光二极管芯片具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请的发光二极管芯片及其制备方法进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。以下结合附图详细说明本申请实施例的发光二极管芯片及其制备方法。请参见附图1-4，在一个实施例中，所述发光二极管芯片的制备方法，包括：S100，提供一衬底10；S200，在所述衬底10表面通过黄光制程制备出间隔设置的凸形结构30；S300，垂直于所述衬底10表面生长外延层20，覆盖所述多个凸形结构30，所述外延层20包括第一半导体层210、活性层220和第二半导体层230，所述第一半导体层210包裹所述多个凸形结构30；S400，利用光刻方法制备出待刻蚀图形；S500，利用干法刻蚀沿所述待刻蚀图形刻蚀所述外延层20，形成间隔设置的多个发光二极管芯片100，相邻所述发光发光二极管芯片100之间的所述凸形结构30露出；S600，通过湿法刻蚀去除所述多个间隔设置的所述发光二极管芯片100之间的所述凸形结构30。所述衬底10材料可以为蓝宝石、SiC、GaN等。所述衬底10的厚度、大小和形状不限，可以根据实际需要选择。在一个实施例中，所述衬底10和所述第一半导体层210之间可以设置一缓冲层，并与所述衬底10和所述第一半导体层20分别接触。所述缓冲层有利于提高所述第一半导体层210的外延生长质量，减少晶格缺陷。所述缓冲层的材料可以为氮化镓或氮化铝等。当所述第一半导体层210为可以为N型半导体层或者P型半导体层时，所述第二半导体层230对应为P型半导体层或者N型半导体层。在一个实施例中，所述第一半导体层210为N型半导体层，所述第二半导体层230为P型半导体层。所述N型半导体层起到提供电子的作用，所述P型半导体层起到提供空穴的作用。N型半导体层的材料包括N型氮化镓、N型砷化镓及N型磷化铜等材料中的一种或几种。P型半导体层的材料包括P型氮化镓、P型砷化镓及P型磷化铜等材料中的一种或几种。所述活性层220设置于所述第一半导体层210远离所述衬底10的表面。所述活性层220为包含一层或多层量子阱层的量子阱结构。所述活性层220用于提供光子。所述活性层220的材料为氮化镓、氮化铟镓、氮化铟镓铝、砷化镓、砷化铝镓、磷化铟镓、磷化铟砷或砷化铟镓中的一种或几种，在此不做限定。所述凸形结构30为SiO2、Si3N4或金属氧化物中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光二极管芯片的制备方法，其特征在于，包括：S100，提供一衬底(10)；S200，在所述衬底(10)表面通过黄光制程制备出间隔设置的多个凸形结构(30)；S300，垂直于所述衬底(10)表面生长外延层(20)，覆盖所述多个凸形结构(30)，所述外延层(20)包括第一半导体层(210)、活性层(220)和第二半导体层(230)，所述第一半导体层(210)包裹多个所述凸形结构(30)；S400，利用光刻方法制备出待刻蚀图形；S500，利用干法刻蚀沿所述待刻蚀图形刻蚀所述外延层(20)，形成间隔设置的多个发光二极管芯片(100)，相邻所述发光发光二极管芯片(100)之间的所述凸形结构(30)露出；S600，通过湿法刻蚀去除所述多个间隔设置的所述发光二极管芯片(100)之间的所述凸形结构(30)。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管芯片的制备方法，其特征在于，包括：S100，提供一衬底(10)；S200，在所述衬底(10)表面通过黄光制程制备出间隔设置的多个凸形结构(30)；S300，垂直于所述衬底(10)表面生长外延层(20)，覆盖所述多个凸形结构(30)，所述外延层(20)包括第一半导体层(210)、活性层(220)和第二半导体层(230)，所述第一半导体层(210)包裹多个所述凸形结构(30)；S400，利用光刻方法制备出待刻蚀图形；S500，利用干法刻蚀沿所述待刻蚀图形刻蚀所述外延层(20)，形成间隔设置的多个发光二极管芯片(100)，相邻所述发光发光二极管芯片(100)之间的所述凸形结构(30)露出；S600，通过湿法刻蚀去除所述多个间隔设置的所述发光二极管芯片(100)之间的所述凸形结构(30)。2.如权利要求1所述的发光二极管芯片的制备方法，其特征在于，在所述S500中，所述干法刻蚀为感应耦合等离子体刻蚀。3.如权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述凸形结构(30)为SiO2。4.如权利要求3所述的发光二极管芯片的制备方法，其特征在于，在所述S600中，所述湿法刻蚀中采用的刻蚀液包括缓冲氧化物刻蚀液、盐酸和硝酸中的一种或多种。5.如权利要求1所述的发光二极管芯片的制备方法，其特征在于，所述S200包括：S210，利用电子束蒸镀或溅射方式在所述衬底(10)表面沉积牺牲层；S220，在所述牺牲层...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘珊珊，宋林青，廖汉忠，陈顺利，丁逸圣，
申请(专利权)人：大连德豪光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21