高光提取效率的LED芯片结构及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种高光提取效率的LED芯片结构及其制作方法，其中，所述高光提取效率的LED芯片结构包括：在芯片衬底上依次生长N‑GaN层、量子阱层和P‑GaN层，在P‑GaN层上镀ITO膜，在此基础上利用沉积SiO

【技术实现步骤摘要】
高光提取效率的LED芯片结构及其制作方法
本专利技术涉及半导体
，尤其是一种高光提取效率的LED芯片结构及其制作方法。
技术介绍
发光二极管（LED）是一种将电能转化为光能的固体发光器件，其中GaN基的LED芯片得到了长足的发展和应用。发光二极管的发光效率主要有两方面因素：器件的内量子效率和外量子效率。由于菲涅尔损失、全反射损失和材料吸收损失的存在，使LED芯片的光提取效率降低。光提取效率是指出射到空气中的光子占电子-空穴对通过辐射复合在芯片有源区产生光子的比例，其主要与LED的几何结构和材料光学特性有关。为了提高光的提取效率，目前普遍采用粗化结构破坏光子的全反射，来提高光提取效率，同时粗化后的封装芯片的发光亮度更为集中。现有技术中采用的粗化结构存在光提取效率低、制作工艺复杂、工作效率低、成本高等缺点。
技术实现思路
本申请人针对上述现有技术中采用粗化结构存在的光提取效率低、制作工艺复杂、成本高等缺点，提供了一种结构合理的高光提取效率的LED芯片结构及其制作方法，能够通过ICP刻蚀技术将暴漏区域的N-GaN层刻蚀出来，形成N-GaN台阶，同时ICP在刻蚀Si团簇后在台阶侧壁上形成不规则的形貌，打破光子全反射界面，显著提高光提取效率，而且采用ICP刻蚀技术对Si团簇和暴漏区域的N-GaN层进行刻蚀具有工艺简单、成本低的优点，适合于工业批量生产。本专利技术所采用的技术方案如下：一种高光提取效率的LED芯片结构，在芯片衬底上依次生长N-GaN层、量子阱层和P-GaN层，在P-GaN层上镀ITO膜，在此基础上利用沉积SiO2技术和酸腐液形成Si团簇，通过ICP刻蚀技术将暴漏区域的N-GaN层刻蚀出来，形成N-GaN台阶，同时ICP在刻蚀Si团簇后在台阶侧壁上形成不规则的形貌。作为上述技术方案的进一步改进：不规则的形貌为由多个分散的半椭球组成的粗面。ITO膜经制作掩膜和腐蚀后形成图形化的ITO层。所述台阶侧壁是ICP刻蚀后与芯片表面之间的落差形成的侧面或斜坡。所述形成的N-GaN台阶位于芯片结构的边缘位置。在芯片结构表面沉积SiO2绝缘层，通过电子束蒸发技术制作N、P焊盘电极。本专利技术还采用技术方案如下：一种高光提取效率的LED芯片结构制作方法，包括以下步骤：步骤S1，提供芯片衬底，利用MOCVD设备在芯片衬底上依次生长N-GaN层、量子阱层和P-GaN层，构成LED芯片外延结构；步骤S2，利用磁控溅射技术在芯片结构上镀ITO膜；步骤S3，ITO膜经制作掩膜和腐蚀后形成图形化的ITO层；步骤S4，在芯片结构的表面沉积SiO2绝缘层，通过高温形成非晶硅层，利用酸腐液对非晶硅层酸腐留下Si团簇；步骤S5，通过ICP刻蚀技术将暴漏区域的N-GaN层刻蚀出来，形成N-GaN台阶，同时ICP在刻蚀Si团簇后在台阶侧壁上形成不规则的形貌；步骤S6，在芯片结构表面沉积SiO2绝缘层，通过电子束蒸发技术制作N、P焊盘电极。作为上述技术方案的进一步改进：步骤S4中的酸腐液为HF和NH4F混合液。步骤S5中不规则的形貌为由多个分散的半椭球组成的粗面。步骤S5中所述台阶侧壁是ICP刻蚀后与芯片表面之间的落差形成的侧面或斜坡。本专利技术的有益效果如下：本专利技术利用沉积SiO2技术和酸腐液形成Si团簇，通过ICP刻蚀技术将暴漏区域的N-GaN层刻蚀出来，形成N-GaN台阶，同时ICP在刻蚀Si团簇后在台阶侧壁上形成不规则的形貌，打破光子全反射界面，能够显著提高光提取效率。本专利技术利用PECVD技术在芯片结构的表面沉积SiO2绝缘层，通过高温形成非晶硅层，利用酸腐液比如HF和NH4F混合液，对非晶硅层酸腐留下Si团簇，然后对Si团簇PCP刻蚀形成不规则的形貌，所产生的形貌比如半椭球使光的提取效率大幅增加，而且工艺具有可靠实用的特点。本专利技术采用ICP刻蚀技术对Si团簇和暴漏区域的N-GaN层进行刻蚀具有工艺简单、成本低的优点，适合于工业批量生产。附图说明图1为本专利技术高光提取效率的LED芯片结构的结构示意图。图2为本专利技术高光提取效率的LED芯片结构中台阶侧壁的示意图。图中：1、LED芯片外延结构；2、ITO层；3、台阶侧壁；4、不规则的形貌；5、SiO2绝缘层；6、焊盘电极。具体实施方式下面结合附图，说明本专利技术的具体实施方式。如图1所示，本专利技术所述的高光提取效率的LED芯片结构在芯片衬底上依次生长N-GaN层、量子阱层和P-GaN层，构成LED芯片外延结构1。在P-GaN层上镀ITO膜，ITO膜和P-GaN层形成良好的欧姆接触。ITO膜经制作掩膜和腐蚀后形成图形化的ITO层2。在此基础上利用PECVD（等离子增强化学气相沉积）技术在芯片结构的表面沉积SiO2绝缘层5，通过高温形成非晶硅层，利用酸腐液比如HF和NH4F混合液，对非晶硅层酸腐留下Si团簇。通过ICP刻蚀技术将暴漏区域的N-GaN层刻蚀出来，形成N-GaN台阶，ICP在刻蚀Si团簇后在台阶侧壁3上形成不规则的形貌4，比如形成有多个半椭球的粗面。然后在芯片结构表面沉积SiO2绝缘层5，通过电子束蒸发技术制作N、P焊盘电极6。所述N-GaN台阶的形成是由于ICP刻蚀引起的，所形成的台阶侧壁3是ICP刻蚀后与芯片表面之间的落差形成的侧面或斜坡，光子可以从该台阶侧壁3出光，以增加光提取效率（见图2）。由于ICP对Si团簇和GaN（氮化镓）的刻蚀速率是不同的，在形成台阶侧壁3的同时形成半椭球等不规则形貌。参照图1，本专利技术所述的高光提取效率的LED芯片结构制作方法，包括以下步骤：步骤S1：提供芯片衬底包括但不限于蓝宝石、硅片、碳化硅片或金属，利用MOCVD设备（MOCVD，Metal-organicChemicalVaporDeposition，金属有机化合物化学气相沉淀）在芯片衬底上依次生长N-GaN层、量子阱层和P-GaN层，N-GaN层、量子阱层和P-GaN层覆盖在芯片衬底的整面构成LED芯片外延结构1。MOCVD是在气相外延生长（VPE）的基础上发展起来的一种新型气相外延生长技术。步骤S2：利用磁控溅射技术在芯片结构上镀ITO膜（ITO，IndiumTinOxide，氧化铟锡），利用退火炉的高温快速退火（RTA，RapidThermalAnnealing），使ITO膜和P-GaN层形成良好的欧姆接触。步骤S3：利用正性光刻掩膜技术制作掩膜ITO图形，通过ITO腐蚀液进行腐蚀，将裸露在外的ITO腐蚀掉，形成图形化的ITO层2。步骤S4：利用PECVD技术在芯片结构的表面沉积SiO2绝缘层5，通过高温形成非晶硅层，利用酸腐液比如HF和NH4F混合液，对非晶硅层酸腐留下Si团簇。步骤S5：利用正性光刻掩膜技术，制作掩膜图形，通过ICP刻蚀技术（ICP，InductivelyCoupledPlasma，感应耦合等离子体刻蚀）将暴漏区域的N-G本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高光提取效率的LED芯片结构，其特征在于：在芯片衬底上依次生长N-GaN层、量子阱层和P-GaN层，在P-GaN层上镀ITO膜，在此基础上利用沉积SiO

【技术特征摘要】
1.一种高光提取效率的LED芯片结构，其特征在于：在芯片衬底上依次生长N-GaN层、量子阱层和P-GaN层，在P-GaN层上镀ITO膜，在此基础上利用沉积SiO2技术和酸腐液形成Si团簇，通过ICP刻蚀技术将暴漏区域的N-GaN层刻蚀出来，形成N-GaN台阶，同时ICP在刻蚀Si团簇后在台阶侧壁（3）上形成不规则的形貌（4）。


2.根据权利要求1所述的高光提取效率的LED芯片结构，其特征在于：不规则的形貌（4）为由多个分散的半椭球组成的粗面。


3.根据权利要求1所述的高光提取效率的LED芯片结构，其特征在于：ITO膜经制作掩膜和腐蚀后形成图形化的ITO层（2）。


4.根据权利要求1所述的高光提取效率的LED芯片结构，其特征在于：所述台阶侧壁（3）是ICP刻蚀后与芯片表面之间的落差形成的侧面或斜坡。


5.根据权利要求1所述的高光提取效率的LED芯片结构，其特征在于：所述形成的N-GaN台阶位于芯片结构的边缘位置。


6.根据权利要求1所述的高光提取效率的LED芯片结构，其特征在于：在芯片结构表面沉积SiO2绝缘层（5），通过电子束蒸发技术制作N、P焊盘电极（6）。


7.一种高光提取效率的LED芯片结构制作方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：张秀敏，
申请(专利权)人：普瑞无锡研发有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32