一种提高出光效率的LED芯片表面结构制备方法技术

本申请涉及LED芯片技术领域。一种提高出光效率的LED芯片表面结构制备方法包括清理AlGaInP基红色LED的晶圆表面的油污；利用等离子体增强化学沉积，在晶圆的表面沉积预设厚度的二氧化硅；将稀释的光刻胶涂覆在晶圆表面，在第一预设温度下烘烤；利用干涉曝光，对晶圆进行第一次曝光，调整晶圆角度，再对调整角度后的晶圆进行第二次曝光；将第二次曝光后的晶圆，在第二预设温度下烘烤，使光刻胶在晶圆表面形成半球形阵列图形；利用等离子体刻蚀，将半球形阵列图形的光刻胶转移至二氧化硅上；利用LED制备方法制成LED芯片。本申请具备纳米级二氧化硅半球阵列的LED芯片的光提取效率得到提高，且不会影响器件的电学特性。且不会影响器件的电学特性。且不会影响器件的电学特性。

【技术实现步骤摘要】
一种提高出光效率的LED芯片表面结构制备方法


[0001]本申请涉及LED芯片
，尤其涉及一种提高出光效率的LED芯片表面结构制备方法。

技术介绍

[0002]基于AlGaInP的红色LED具有很强的电流承载能力耐高温，尤其在照明、显示屏和指示灯领域中发挥着不可替代的作用。在LED芯片(以下简称LED)中，并非所有的光子都能由LED中发射出来，此种情况，大多使用光提取效率(LEE)作为LED发光特性的指标。光提取效率(LEE)反映了光子发射到LED外的光子数量和产生的光子数量之间的比率。由于边界菲涅尔反射的存在，使得基于AlGaInP的LED的光提取效率通常很低，即使有100％的内部量子效率，光提取效率仍被限制在4％左右。
[0003]目前，已经存在多种方法来提高LED的光提取效率，例如，通过处理LED的封装、图案衬底、嵌入式反射器、共振腔、表面织构和光子晶体等方式来增加光提取效率。其中，表面结构的处理相较于其他提高光提取效率的方式，具有更低成本和适于大规模生产的优势。LED的表面结构的处理可采用干法刻蚀或湿法刻蚀等方式。其中，湿法蚀刻对环境敏感的特点，导致湿法蚀刻可重复性差。相反，干法蚀刻具有良好的重复性，且易于控制和改变参数。
[0004]干法蚀刻虽然具有良好的重复性和易于控制等优点，但是，缺点也很明显，造价较高，不具有普适性。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种提高出光效率的LED芯片表面结构制备方法，用于解决现有的干法刻蚀成本较高，普适性较差的问题。
[0006]本申请提供一种提高出光效率的LED芯片表面结构制备方法，包括：
[0007]S1：清理AlGaInP基红色LED的晶圆表面的油污；
[0008]S2：利用等离子体增强化学沉积，在所述晶圆的表面沉积预设厚度的二氧化硅；
[0009]S3：将稀释的光刻胶涂覆在所述晶圆表面，在第一预设温度下烘烤；
[0010]S4：利用干涉曝光，对所述晶圆进行第一次曝光，调整所述晶圆角度，再对调整角度后的所述晶圆进行第二次曝光；
[0011]S5：将第二次曝光后的所述晶圆，在第二预设温度下烘烤，使所述光刻胶在所述晶圆表面形成半球形阵列图形；
[0012]S6：利用等离子体刻蚀，将半球形阵列图形的所述光刻胶转移至所述二氧化硅上；
[0013]S7：利用LED制备方法，在具有所述二氧化硅的所述AlGaInP基红色LED外延的顶部和底部分别制作电极，以及隔离沟道。
[0014]可实施的一种方式中，所述S2中，所述二氧化硅的预设厚度为250～350nm。
[0015]可实施的一种方式中，所述S3中，稀释的光刻胶包括光刻胶以及正胶稀释液，其中，所述光刻胶与所述正胶稀释液的比例为1∶4。
[0016]可实施的一种方式中，所述S3中，所述第一预设温度为80～95℃，所述第一预设温度下烘烤的时间为55～65S。
[0017]可实施的一种方式中，所述S4包括：
[0018]S41：利用激光干涉光刻系统，射出两束强度相同的355nm激光束，汇聚在样品台，构成激光束汇聚区域，所述激光束汇聚区域在所述样品台上形成200～800nm周期的光束分布；
[0019]S42：将S3中得到的所述晶圆置于所述激光束汇聚区域，进行时长为90～100S的所述第一次曝光；
[0020]S43：旋转所述晶圆90
°
，进行时长为90～100S的所述第二次曝光。
[0021]可实施的一种方式中，所述第一次曝光，在所述晶圆表面形成第一方向的第一阵列图案；
[0022]所述第二次曝光，在所述晶圆表面形成第二方向的第二阵列图案，其中，所述第二方向垂直于所述第一方向；
[0023]所述第一阵列图案和所述第二阵列图案组合，在所述晶圆表面形成纳米周期点阵列的阵列图形。
[0024]可实施的一种方式中，所述S5中，所述第二预设温度为145～155℃。
[0025]可实施的一种方式中，所述S5中，所述第二预设温度下烘烤的时长为55～65S。
[0026]本申请有益效果：
[0027]本申请提供一种提高出光效率的LED芯片表面结构制备方法，对AlGaInP基红色LED的晶圆表面的油污进行清理。然后，利用等离子体增强化学沉积，在晶圆的表面沉积预设厚度的二氧化硅；再将稀释的光刻胶涂覆在晶圆表面，并在第一预设温度下烘烤，增加晶圆表面的硬度。接下来，利用干涉曝光对晶圆不同的角度分别曝光，以便将晶圆表面的光刻胶形成半球形阵列图形。然后，使用等离子体刻蚀，将半球形阵列图形的光刻胶转移至二氧化硅上，从而使得，二氧化硅形成半球形阵列，进而完成了对晶圆表面的二氧化硅加工。最后，利用LED制备方法，在具有二氧化硅的AlGaInP基红色LED外延的顶部和底部分别制作电极，以及隔离沟道。通过上述制备方法能够获得大规模、均匀性好的纳米级的半球形阵列，具备纳米级二氧化硅半球阵列的LED芯片的光提取效率得到提高，且还不会影响器件的电学特性。也就是说，通过上述制备方法可制备出具有良好可控性和低成本的大规模半球形纳米结构，能够广泛的应用于改善各类发光二极管的出光效率，并且，本申请中的制备方法将等离子体增强化学沉积以及两次晶圆加热的热回流技术相结合，不仅降低了制备门槛，还提高了制备效率。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为本专利技术一种提高出光效率的LED芯片表面结构制备方法的流程图；
[0030]图2为本专利技术一种提高出光效率的LED芯片表面结构制备方法的晶圆表面油污处
理的流程图；
[0031]图3为本专利技术一种提高出光效率的LED芯片表面结构制备方法的两次晶圆加热的热回流技术的流程图；
[0032]图4为本专利技术一种提高出光效率的LED芯片表面结构制备方法的晶圆表面生成半圆形二氧化硅的示意图；
[0033]图5为本专利技术一种提高出光效率的LED芯片表面结构制备方法的晶圆表面生成半圆形二氧化硅的扫描图；
[0034]图6为本专利技术一种提高出光效率的LED芯片表面结构制备方法的LED芯片的结构示意图。
[0035]附图标记：
[0036]1‑
半球形的二氧化硅；2
‑
晶圆；3
‑
镓砷层衬底；4
‑
镓砷缓冲区层；5
‑
铟镓磷腐蚀阻挡层；6
‑
镓砷层；7
‑
N型
‑
铟铝磷层；8
‑
铟镓磷层/磷化铝镓铟层；9
‑
P型
‑
铟铝磷层；10
‑<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高出光效率的LED芯片表面结构制备方法，其特征在于，包括：S1：清理AlGaInP基红色LED的晶圆表面的油污；S2：利用等离子体增强化学沉积，在所述晶圆的表面沉积预设厚度的二氧化硅；S3：将稀释的光刻胶涂覆在所述晶圆表面，在第一预设温度下烘烤；S4：利用干涉曝光，对所述晶圆进行第一次曝光，调整所述晶圆角度，再对调整角度后的所述晶圆进行第二次曝光；S5：将第二次曝光后的所述晶圆，在第二预设温度下烘烤，使所述光刻胶在所述晶圆表面形成半球形阵列图形；S6：利用等离子体刻蚀，将半球形阵列图形的所述光刻胶转移至所述二氧化硅上；S7：利用LED制备方法，在具有所述二氧化硅的所述AlGaInP基红色LED外延的顶部和底部分别制作电极，以及隔离沟道。2.根据权利要求1所述的提高出光效率的LED芯片表面结构制备方法，其特征在于，所述S2中，所述二氧化硅的预设厚度为250～350nm。3.根据权利要求1所述的提高出光效率的LED芯片表面结构制备方法，其特征在于，所述S3中，稀释的光刻胶包括光刻胶以及正胶稀释液，其中，所述光刻胶与所述正胶稀释液的比例为1∶4。4.根据权利要求1所述的提高出光效率的LED芯片表面结构制备方法，其特征在于，所述S3中，所述第一预设温度为80～95℃；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐先胜，刘伟业，谭新辉，韩丽丽，王兆伟，宫卫华，张伟，
申请(专利权)人：山东省科学院激光研究所，
类型：发明
国别省市：