一种提升LED芯片光取出效率的芯片制造方法技术

本申请公开了一种提升LED芯片光取出效率的芯片制造方法，包括：在蓝宝石衬底上通过等离子体增强化学气相沉积法沉积氧化物层，对氧化物层光刻和腐蚀，得到图形化蓝宝石衬底。之后再通过金属有机化合物化学气相沉积法，生长出LED芯片外延片，通过电感耦合等离子体法在LED芯片外延片上刻蚀出来N型氮化镓。蓝宝石衬底通过等离子增强化学气相沉积法，沉积氧化硅，对LED芯片外延片采用激光切割的方式后，形成隔离槽。采用酸性溶液对隔离槽一次或多次腐蚀，形成预设形状。本申请技术方案通过在LED芯片周围形成一圈有利于出光的多层三角锥形、半圆形或球形，这样LED芯片有源区发出的光就会以更大的概率出射，进而可提升光取出效率。进而可提升光取出效率。进而可提升光取出效率。

【技术实现步骤摘要】
一种提升LED芯片光取出效率的芯片制造方法


[0001]本专利技术涉及LED
，尤其涉及一种提升LED芯片光取出效率的芯片制造方法。

技术介绍

[0002]发光二极管(Light
‑
Emitting Diode，LED)是一种常用发光器件。随着半导体照明的不断深入发展，LED以其节能、环保、寿命长、低功耗等优势，广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明等领域。半导体照明产品中的核心组成部分是LED芯片，其研究与生产技术有了飞速的发展，芯片亮度和可靠性不断提高。在LED芯片的研发和生产过程中，器件外量子效率的提高一直是核心内容，因此，光提取效率的提高显得至关重要。
[0003]LED的光提取效率是指：在LED内部，由电能激发产生的光子没有全部发射出去，只有部分光子才能通过折射离开器件，其他光子在内部不断反射，最终被吸收。在传统LED器件中，由于衬底吸收、电极阻挡、出光面的全反射等因素的存在，光提取效率通常不到10％。
[0004]目前为了提高LED的光提取效率，LED芯片的结构通常包括依次设置的蓝宝石衬底、N
‑
GaN层、有源区和P
‑
GaN层，通过刻蚀LED芯片形成台阶，将N
‑
GaN层裸露出来，在N
‑
GaN层上形成N型电极层，在P
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GaN层上形成电流阻挡层，在电流阻挡层上形成透明导电层，在透明导电层上设置一层绝缘保护层，在绝缘保护层上形成P型电极层。但该结构由于蚀刻台阶处的内外折射率相差过大，GaN的折射率在2.3左右，而空气的折射率为1，因此台阶面处的侧向光将在GaN的界面处形成全反射，而使侧向光无法射出，导致侧向光的取出效率偏低。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种提升LED芯片光取出效率的芯片制造方法，以解决在LED芯片制作过程中，由于折射率差异较大，造成LED芯片光取出效率低的问题。
[0006]本申请实施例提供了一种提升LED芯片光取出效率的芯片制造方法，所述方法包括：
[0007]在蓝宝石衬底上沉积可光刻的氧化物层；
[0008]通过对所述氧化物层光刻和腐蚀，得到图形化蓝宝石衬底；
[0009]所述图形化蓝宝石衬底通过金属有机化合物化学气相沉积法，生长出LED芯片外延片；
[0010]通过电感耦合等离子体法在所述LED芯片外延片上刻蚀出来N型氮化镓，使所述N型氮化镓暴露在外；
[0011]所述蓝宝石衬底通过所述等离子增强化学气相沉积法，沉积氧化硅，所述氧化硅覆盖在所述LED芯片外延片整个表面；
[0012]对所述LED芯片外延片采用激光切割或光刻加刻蚀的方式后，形成隔离槽；
[0013]采用磷酸、硫酸和氢氟酸溶液对所述隔离槽一次或多次腐蚀，形成预设形状。
[0014]进一步地，在采用磷酸、硫酸和氢氟酸溶液对所述隔离槽一次或多次腐蚀，形成预
设形状之后还包括：
[0015]对所述氧化硅直接光刻和腐蚀，形成电流阻挡层；
[0016]在所述LED芯片外延片的P
‑
GaN上制作一层透明导电层；
[0017]在所述透明导电层上制作正负金属电极，得到P型电极层；
[0018]在所述P型电极层上整面镀膜，得到绝缘保护层；
[0019]在所述绝缘保护层上进行特定通孔刻蚀，用于焊盘电极和所述绝缘保护层下方扩展电极连接。
[0020]进一步地，所述氧化物层的厚度为0.5μm至5μm。
[0021]进一步地，所述氧化物层的材料包括单层氧化硅、单层氧化钛或氧化铌中的一种、两种或三种结合。
[0022]进一步地，所述透明导电层的材料为ITO、GZO、AZO或NiAu，厚度为10nm至300nm。
[0023]进一步地，所述金属电极的材质包括铬、钛、铝、镍、铂金和金，所述金属电极的厚度在1μm至5μm之间。
[0024]进一步地，所述绝缘保护层的材料为Sio2或Si3N4。
[0025]进一步地，所述图形化蓝宝石衬底为周期性排布，图形周期为2μm至8μm。
[0026]进一步地，所述预设形状为多层三角锥形、半圆形或球形。
[0027]进一步地，所述腐蚀包括采用干法或湿法。
[0028]由上述技术方案可知，本申请提供一种提升LED芯片光取出效率的芯片制造方法，所述方法包括：在蓝宝石衬底上通过等离子体增强化学气相沉积法沉积可光刻的氧化物层。通过对所述氧化物层光刻和腐蚀，得到图形化蓝宝石衬底。所述图形化蓝宝石衬底通过金属有机化合物化学气相沉积法，生长出LED芯片外延片。通过电感耦合等离子体法在所述LED芯片外延片上刻蚀出来N型氮化镓，使所述N型氮化镓暴露在外。所述蓝宝石衬底通过等离子增强化学气相沉积法，沉积氧化硅，所述氧化硅覆盖在所述LED芯片外延片整个表面。对所述LED芯片外延片采用激光切割或光刻加刻蚀的方式后，形成隔离槽。采用磷酸、硫酸和氢氟酸溶液对所述隔离槽一次或多次腐蚀，形成预设形状。本申请技术方案通过在LED芯片周围形成一圈有利于出光的多层三角锥形、半圆形或球形，这样LED芯片有源区发出的光就会以更大的概率出射，进而可提升光取出效率。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1为本申请实施例提供的一种提升LED芯片光取出效率的芯片制造方法的流程示意图；
[0031]图2为本申请实施例提供的一种常规LED芯片横截面结构示意图；
[0032]图3为本申请实施例提供的LED芯片横截面结构示意图；
[0033]图4为本申请实施例提供的LED芯片横截面结构的电子显微镜示意图；
[0034]图5为本申请实施例提供的LED芯片横截面结构倾斜45
°
角的电子显微镜示意图；
[0035]其中：蓝色衬底101，氧化物层102，N型氮化镓201，P型氮化镓202，电流阻挡层301，
透明导电层302，N型电极层401，P型电极层402，绝缘保护层501。
具体实施方式
[0036]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。以下结合附图，详细说明本申请实施例提供的技术方案。
[0037]为便于理解本申请实施例的技术方案，在对本申请实施例的具体实施方式进行阐述说明之前，首先对本申请实施例所属
的一些技术术语进行简单解释说明。
[0038]图形化蓝宝石衬底：也就是在蓝宝石衬底上生长干法刻蚀用掩膜，用标准的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提升LED芯片光取出效率的芯片制造方法，其特征在于，所述方法包括：在蓝宝石衬底上沉积可光刻的氧化物层；通过对所述氧化物层光刻和腐蚀，得到图形化蓝宝石衬底；所述图形化蓝宝石衬底通过金属有机化合物化学气相沉积法，生长出LED芯片外延片；通过电感耦合等离子体法在所述LED芯片外延片上刻蚀出来N型氮化镓，使所述N型氮化镓暴露在外；所述蓝宝石衬底通过等离子体增强化学气相沉积法，沉积氧化硅，所述氧化硅覆盖在所述LED芯片外延片整个表面；对所述LED芯片外延片采用激光切割或光刻加刻蚀的方式后，形成隔离槽；采用磷酸、硫酸和氢氟酸溶液对所述隔离槽一次或多次腐蚀，形成预设形状。2.根据权利要求1所述的一种提升LED芯片光取出效率的芯片制造方法，其特征在于，采用磷酸、硫酸和氢氟酸溶液对所述隔离槽一次或多次腐蚀，形成预设形状之后还包括：对所述氧化硅直接光刻和腐蚀，形成电流阻挡层；在所述LED芯片外延片的P
‑
GaN上制作一层透明导电层；在所述透明导电层上制作正负金属电极，得到P型电极层；在所述P型电极层上整面镀膜，得到绝缘保护层；在所述绝缘保护层上进行特定通孔刻蚀，用于焊盘电极和所述绝缘保护层下方扩展电极连接。3.根据权利要求1所述的一种提升LED...

【专利技术属性】
技术研发人员：林潇雄，曹玉飞，褚志强，黄文光，王帅，
申请(专利权)人：聚灿光电科技宿迁有限公司，
类型：发明
国别省市：