带微透镜阵列结构ITO薄膜的LED芯片及其制备方法技术

本发明专利技术涉及半导体器件加工领域，尤其涉及一种带微透镜阵列结构ITO薄膜的LED芯片及其制备方法。该带微透镜阵列结构ITO薄膜的LED芯片，包括GaAs衬底，在GaAs衬底的上面依次设有缓冲层、布拉格反射层、n

【技术实现步骤摘要】
带微透镜阵列结构ITO薄膜的LED芯片及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体器件加工领域，尤其涉及一种带微透镜阵列结构ITO薄膜的LED芯片及其制备方法。

技术介绍

[0002]LED作为21世纪的照明新光源，同样亮度下，半导体灯耗电仅为普通白炽灯的l/10，寿命却可以延长100倍。LED器件为冷光源，其具有光效高，工作电压低，耗电量小，体积小，可平面封装，易于开发轻薄型产品，且光源本身不含汞、铅等有害物质，无红外和紫外污染，绿色环保等优点。因此，LED作为新型照明光源具有替代传统照明光源的极大潜力，并广泛应用于各种数码指示、户内外显示、装饰、背光源、普通照明和城市景观等领域。
[0003]二十世纪八十年代中期，日本研究人员提出将AlGaInP材料体系用来制造可见光的激光二极管，研究人员发现在GaInP中引入Al组分可以进一步缩短发光波长，但是如果Al含量过高将会导致器件的发光效率急剧下降，因为当GaInP中的Al含量超过0.53时，AlGaInP将变为间接带隙半导体，所以AlGaInP材料一般只用来制备发光波长570nm以上的LED器件。1997年，世界上第一支多量子阱(MQW)复合布拉格反射镜(DBR)结构的AlGaInP基LED诞生，基于此种结构设计的LED器件至今仍占据了LED市场的很大份额。
[0004]铝镓铟磷(AlGaInP)系材料发展迅速被用来制作高功率高亮度红光及黄光LED。现阶段AlGaInP系材料制造的红光LED已经商业化生产，以四元合金材料作为多量子阱有源区的LED具有极高的内量子效率。然而，由于受材料本身和衬底的局限，LED产品存在亮度不足、光型效果差的问题，因此需对AlGaInP材料体系的LED产品进行进一步改进，提高其出光亮度。

技术实现思路

[0005]基于此，本专利技术的目的之一在于提供一种带微透镜阵列结构ITO薄膜的LED芯片，该LED芯片可实现光型调节，提升出光光效。
[0006]本专利技术的目的之二在于提供带微透镜阵列结构ITO薄膜的LED芯片的制备方法，该制备方法操作简单、生产成本低。
[0007]为了解决本专利技术的上述技术问题，本专利技术提供采用以下技术方案：本专利技术的第一目的是提供一种带微透镜阵列结构ITO薄膜的LED芯片，包括GaAs衬底，在GaAs衬底的上面依次设有缓冲层、布拉格反射层、n
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AlGaInP限制层、多量子阱有源层、p
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AlGaInP限制层和GaP窗口层，在GaAs衬底的下面制作N
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电极；所述GaP窗口层上设置有ITO薄膜层，所述ITO薄膜层上设置有P
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电极，在所述ITO薄膜层P
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电极覆盖区域外通过蚀刻形成若干个向下凹的微透镜；所述微透镜呈开口向上的碗状结构，所述碗状结构具有非常规曲面；所述非常规曲面的竖直剖面为依次相连的若干个斜坡面和一个平底面组成，所述斜坡面与中轴线的夹角从上至下依次增大。
[0008]ITO薄膜具有良好的横向电流扩展性，同时具有透过率高、导电性好、耐磨损、耐腐蚀的优点，并与GaP窗口层的粘附性好，常用于提高AlGaInP基芯片亮度的透明电极材料，现有技术中ITO薄膜通常为一个平面薄层结构，本专利技术对AlGaInP基芯片的ITO薄膜层结构进行改进，ITO薄膜通过多次蚀刻形成多个均匀分布、向下凹、具有非常规曲面的微透镜结构，光在通过ITO薄膜层时，在其非常规曲面表面发生折射现象，实现对不同方向的光源进行光路调节，通过呈矩形阵列排布的微透镜结构的共同作用，整体优化出光光型，提升LED芯片产品亮度。
[0009]进一步，所述若干个向下凹的微透镜在ITO薄膜层呈矩形阵列分布，ITO薄膜层上微透镜的数量为4
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96个；所述微透镜的上沿为圆形，所述圆形直径为10
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20μm；微透镜的垂直方向最大深度为2
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5μm；所述非常规曲面的竖直剖面分为左右各3个从上到下依次相连的斜坡面和底部一个平底面组成，所述斜坡面与平底面的长度一致。
[0010]进一步，所述P
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电极的材料包括Cr、Ti、Au；P
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电极为圆柱体，其上、下表面圆的直径为55μm，P
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电极的高度为2
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4μm；所述N
‑
电极的材料为Au或AuGe，N
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电极的厚度为2000埃。
[0011]本专利技术的另一目的是提供上述的带微透镜阵列结构ITO薄膜的LED芯片的制备方法，包括如下步骤：S1、生长LED外延片：利用MOCVD在GaAs衬底上向上依次生长缓冲层、布拉格反射层、n
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AlGaInP限制层、多量子阱有源层、p
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AlGaInP限制层、GaP窗口层，得到LED外延片；S2、沉积介质膜层和蚀刻GaP窗口层：用有机溶剂清洗LED外延片，利用PECVD在GaP窗口层的表面沉积一层介质膜，然后采用光刻方式在介质膜上制作出图案化的CB孔图形，接着用介质膜腐蚀液腐蚀掉CB孔中的介质膜，再用蚀刻溶液对CB孔中GaP窗口层进行蚀刻，蚀刻深度为1500
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5000埃，最后用去胶溶液去除表面光刻胶，用介质膜腐蚀液腐蚀掉表面剩余介质膜；其中介质膜腐蚀液为氟化铵腐蚀液或含氟溶液，蚀刻溶液为Gap蚀刻液，去胶溶液为光阻去除剂；S3、蒸镀ITO薄膜层：利用电子束蒸镀方式，直接在经蚀刻处理的GaP窗口层上蒸镀ITO薄膜层；S4、制作P
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电极：采用负胶套刻、电子束蒸镀方式制作图案化的P
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电极，P
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电极下方为蚀刻一定深度的GaP窗口层，通过lift
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off工艺剥离，得到P
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电极；S5、制作微透镜阵列结构ITO薄膜层：采用正胶套刻在ITO薄膜层上制作光刻图形，并进一步利用干法蚀刻方式刻蚀出具有微凹透镜结构的微透镜阵列结构ITO薄膜层，其中光刻图形为具有规则的阵列排布孔；S6、制备N
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电极和切割：利用研磨技术对GaAs衬底减薄后，蒸镀N
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电极、退火、切割、测试，形成带微透镜阵列结构ITO薄膜的LED芯片。
[0012]进一步，S2中，所述有机溶剂为丙酮和/或异丙醇。
[0013]进一步，S2中，所述介质膜为SiNx或SiO2介质膜，介质膜的厚度为1000
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3000埃，其中X>0；
所述CB孔的直径为60
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70μm。
[0014]进一步，S3中，所述电子束蒸镀方式的蒸镀镀率为10埃/秒，氧气流量为8
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13sccm，温度为280
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320℃。
[0015]进一步，S3中，所述ITO薄膜层的厚度为6
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8μm，ITO薄膜层的材料为铟锡氧化物。
[0016]进一步，S5中，所述干法蚀刻方式为通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.带微透镜阵列结构ITO薄膜的LED芯片，其特征在于：包括GaAs衬底，在GaAs衬底的上面依次设有缓冲层、布拉格反射层、n
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AlGaInP限制层、多量子阱有源层、p
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AlGaInP限制层和GaP窗口层，在GaAs衬底的下面制作N
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电极；所述GaP窗口层上设置有ITO薄膜层，所述ITO薄膜层上设置有P
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电极，在所述ITO薄膜层P
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电极覆盖区域外通过蚀刻形成若干个向下凹的微透镜；所述微透镜呈开口向上的碗状结构，所述碗状结构具有非常规曲面；所述非常规曲面的竖直剖面为依次相连的若干个斜坡面和一个平底面组成，所述斜坡面与中轴线的夹角从上至下依次增大。2.根据权利要求1所述的带微透镜阵列结构ITO薄膜的LED芯片，其特征在于：所述若干个向下凹的微透镜在ITO薄膜层呈矩形阵列分布，ITO薄膜层上微透镜的数量为4
‑
96个；所述微透镜的上沿为圆形，所述圆形直径为10
‑
20μm；微透镜的垂直方向最大深度为2
‑
5μm；所述非常规曲面的竖直剖面分为左右各3个从上到下依次相连的斜坡面和底部一个平底面组成，所述斜坡面与平底面的长度一致。3.根据权利要求1所述的带微透镜阵列结构ITO薄膜的LED芯片，其特征在于：所述P
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电极的材料包括Cr、Ti、Au；P
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电极为圆柱体，其上、下表面圆的直径为55μm，P
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电极的高度为2
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4μm；所述N
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电极的材料为Au或AuGe，N
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电极的厚度为2000埃。4.根据权利要求1
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3任一项所述的带微透镜阵列结构ITO薄膜的LED芯片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、生长LED外延片：利用MOCVD在GaAs衬底上向上依次生长缓冲层、布拉格反射层、n
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AlGaInP限制层、多量子阱有源层、p
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AlGaInP限制层、GaP窗口层，得到LED外延片；S2、沉积介质膜层和蚀刻GaP窗口层：用有机溶剂清洗LED外延片，利用PECV...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宝，
申请(专利权)人：南昌凯迅光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：