一种垂直发光二极管及其制备方法、LED灯板技术

本发明专利技术提供了一种垂直发光二极管及其制备方法、LED灯板，该垂直发光二极管包括导电层以及依次沉积于导电层上的Ag金属反射镜、光角转换层、外延层、导电金属层；导电层包括芯片焊盘以及依次沉积于芯片焊盘上的导电基板、Au金属膜层、Au金属薄膜以及Ni金属薄膜，光角转换层的截面呈倒梯形结构，光角转换层为本征GaN层，本发明专利技术通过设置Ag金属反射镜以及光角转换层，使得垂直发光二极管内部大角度的光线通过Ag金属反射镜的反射转换为小角度的光线，防止大角度光线在垂直发光二极管内发生全反射无法释放，从而提升垂直发光二极管的发光效率。从而提升垂直发光二极管的发光效率。从而提升垂直发光二极管的发光效率。

【技术实现步骤摘要】
一种垂直发光二极管及其制备方法、LED灯板


[0001]本专利技术属于发光二极管的
，具体地涉及一种垂直发光二极管及其制备方法、LED灯板。

技术介绍

[0002]垂直发光二极管芯片高效节能、可靠性高、光效高被广泛的应用于照明和显示领域，垂直发光二极管芯片由于正电极和负电极分布于外延层两侧使得电流可以垂直传输，更是大幅的提升了垂直发光二极管的耐高温性能以及垂直发光二极管使用的极限电流。
[0003]但现有的垂直发光二极管由于其内部大角度的光线在垂直发光二极管内全反射无法释放，进而会导致垂直发光二极管的发光效率降低。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种垂直发光二极管及其制备方法、LED，用于解决现有技术中的技术问题。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供以下技术方案，一种垂直发光二极管，包括导电层以及依次沉积于所述导电层上的Ag金属反射镜、光角转换层、外延层、导电金属层；所述导电层包括芯片焊盘以及依次沉积于所述芯片焊盘上的导电基板、Au金属膜层、Au金属薄膜以及Ni金属薄膜，所述光角转换层的截面呈倒梯形结构，所述光角转换层为本征GaN层。
[0006]相比现有技术，本申请的有益效果为：在本专利技术中，通过设置Ag金属反射镜以及倒梯形设置的光角转换层，使得垂直发光二极管内部大角度的光线通过Ag金属反射镜的反射转换为小角度的光线，以此防止大角度光线在垂直发光二极管内发生全反射无法释放，从而提升垂直发光二极管的发光效率。
[0007]较佳的，所述Ag金属反射镜的厚度范围为1200
Å‑
1500
Å
，所述Au金属薄膜的厚度范围为10000
Å‑
20000
Å
，所述Ni金属薄膜的厚度范围为5000
Å‑
8000
Å
。
[0008]较佳的，所述外延层包括依次沉积在所述光角转换层上的P型GaN层、有源发光层、N型GaN层、AlN缓冲层。
[0009]第二方面，本专利技术实施例还提供以下技术方案，一种垂直发光二极管的制备方法，包括以下步骤：S1、提供一Si衬底，在所述Si衬底上沉积外延层，在所述外延层上制备SiO2薄膜，以得到牺牲层；S2、在所述牺牲层表面涂布光刻胶，然后对光刻胶进行曝光、显影，以暴露出部分牺牲层，利用腐蚀液腐蚀暴露出的牺牲层，以在所述牺牲层上形成梯形的牺牲层开口；S3、在所述牺牲层开口内的所述外延层上制备本征GaN层，并腐蚀去除剩余的牺牲层，以得到截面呈梯形的光角转换层；S4、在所述光角转换层及未被所述光角转换层覆盖的外延层上涂布第一正性光刻
胶然后曝光，在所述第一正性光刻胶上涂布第一负性光刻胶然后曝光，在所述第一负性光刻胶上涂布第二正性光刻胶然后曝光，然后进行统一显影，以在第一正性光刻胶上形成第一光刻胶开口、在第一负性光刻胶上形成第二光刻胶开口、在第二正性光刻胶上形成第三光刻胶开口；其中，所述第一光刻胶开口的尺寸大于所述第二光刻胶开口的尺寸，所述第二光刻胶开口的尺寸等于所述第三光刻胶开口的尺寸；S5、利用电子束蒸镀技术在所述第一光刻胶开口内的外延层与光角转换层上蒸镀一Ag金属薄膜，之后去除第一正性光刻胶、第一负性光刻胶与第二正性光刻胶，以得到Ag金属反射镜；S6、在所述Ag金属反射镜上依次沉积Ni金属薄膜、Au金属薄膜；S7、提供一导电基板并在所述导电基板上蒸镀Au金属膜层，将所述Si衬底翻转并将所述Au金属膜层与Au金属薄膜进行热压键合；S8、去除掉所述Si衬底并在所述导电基板远离所述Au金属膜层的一侧蒸镀形成芯片焊盘，接着在外延层表面涂布光刻胶然后曝光、显影并去除部分所述外延层，以使所述外延层部分暴露，在暴露出的外延层上蒸镀形成导电金属层，以得到垂直发光二极管。
[0010]较佳的，所述在所述外延层上制备SiO2薄膜，以得到牺牲层的步骤包括：在PECVD设备的反应腔内通入第一N2，然后控制射频的功率为30W
‑
60W，持续30S
‑
60S，以产生等离子体并通过等离子体清洁反应腔，关闭射频，其中，第一N2的流量为200sccm
‑
300sccm；然后对反应腔抽真空处理，同时通入第二N2，将腔体压力维持在120 Pa
‑
180Pa，其中，第二N2的流量为1500sccm
‑
2000sccm；然后同时通入SiH4和N2O，接着将射频的功率开到90W
‑
120W，持续预设时间，以得到SiO2薄膜， N2O和SiH4流量比为5：1
‑
20：1，在预设时间内， N2O和SiH4流量比逐渐增大，以使制备得到的SiO2薄膜沿着远离外延层的方向逐渐致密；然后，将射频功率降低至30W
‑
60W，并通入O2，通过电离的氧原子与SiO2薄膜表面的悬挂键反应，以清洁SiO2薄膜，进而得到牺牲层。
[0011]较佳的所述利用腐蚀液腐蚀暴露出的牺牲层，以在所述牺牲层上形成梯形的牺牲层开口的步骤包括：利用第一腐蚀液腐蚀暴露出的牺牲层，以形成垂直设置的垂直开口，接着利用第二腐蚀液腐蚀垂直开口的侧壁，以形成倒梯形的牺牲层开口，沿着远离外延层的方向所述第二腐蚀液中氟化氢溶液和氟化铵溶液的体积比逐渐减小，以使腐蚀速率逐渐减小，其中，所述牺牲层开口与所述外延层的侧壁之间的夹角为30
°‑
60
°
。
[0012]较佳的在蒸镀Ag金属薄膜时，电子束蒸镀机台的镀锅围绕机台的中心公转的同时镀锅也会沿着镀锅的中心自转，且Ag金属薄膜的蒸镀厚度每增加预设厚度，镀锅的自转与公转的方向发生一次变化，同时，Ag金属薄膜蒸镀完成之后，通过一热盘对所述Si衬底进行加热，使得第一正性光刻胶、第一负性光刻胶与第二正性光刻胶软化并包裹住Ag金属薄膜。
[0013]较佳的所述去除掉所述Si衬底的步骤包括：利用第一溶液对所述Si衬底进行第一次腐蚀，第一次腐蚀的厚度占所述Si衬底厚度的60%，所述第一溶液对所述Si衬底的腐蚀速率为10μm/min
ꢀ‑
15μm/min，然后利用第二溶
液对第一次腐蚀后的Si衬底进行第二次腐蚀，第二次腐蚀的厚度占所述Si衬底厚度的30%，所述第二溶液对所述Si衬底的腐蚀速率为10μm/min
ꢀ‑
15μm/min，然后利用第三溶液对第二次腐蚀后的Si衬底进行第三次腐蚀，第三次腐蚀的厚度占所述Si衬底厚度的10%，所述第三溶液对所述Si衬底的腐蚀速率为1μm/min
ꢀ‑
3μm/min。
[0014]较佳的，在所述步骤S1中，在所述Si衬底上依次沉积AlN缓冲层、N型GaN层、有源发光层、P型GaN层，以形成外延层。
[0015]第三方面，本专利技术实施例还提供以下技术方案，一种LED灯板，其特征在于，包括PCB板以及设于所述PCB板上的若干荧光粉围坝，所述荧光粉围坝内设有P型焊盘、N型焊盘以及上述的垂直本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种垂直发光二极管，其特征在于，包括导电层以及依次沉积于所述导电层上的Ag金属反射镜、光角转换层、外延层、导电金属层；所述导电层包括芯片焊盘以及依次沉积于所述芯片焊盘上的导电基板、Au金属膜层、Au金属薄膜以及Ni金属薄膜，所述光角转换层的截面呈倒梯形结构，所述光角转换层为本征GaN层。2.根据权利要求1所述的垂直发光二极管，其特征在于，所述Ag金属反射镜的厚度范围为1200
Å‑
1500
Å
，所述Au金属薄膜的厚度范围为10000
Å‑
20000
Å
，所述Ni金属薄膜的厚度范围为5000
Å‑
8000
Å
。3.根据权利要求1
‑
2任一所述的垂直发光二极管，其特征在于，所述外延层包括依次沉积在所述光角转换层上的P型GaN层、有源发光层、N型GaN层、AlN缓冲层。4.一种垂直发光二极管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、提供一Si衬底，在所述Si衬底上沉积外延层，在所述外延层上制备SiO2薄膜，以得到牺牲层；S2、在所述牺牲层表面涂布光刻胶，然后对光刻胶进行曝光、显影，以暴露出部分牺牲层，利用腐蚀液腐蚀暴露出的牺牲层，以在所述牺牲层上形成梯形的牺牲层开口；S3、在所述牺牲层开口内的所述外延层上制备本征GaN层，并腐蚀去除剩余的牺牲层，以得到截面呈梯形的光角转换层；S4、在所述光角转换层及未被所述光角转换层覆盖的外延层上涂布第一正性光刻胶然后曝光，在所述第一正性光刻胶上涂布第一负性光刻胶然后曝光，在所述第一负性光刻胶上涂布第二正性光刻胶然后曝光，然后进行统一显影，以在第一正性光刻胶上形成第一光刻胶开口、在第一负性光刻胶上形成第二光刻胶开口、在第二正性光刻胶上形成第三光刻胶开口；其中，所述第一光刻胶开口的尺寸大于所述第二光刻胶开口的尺寸，所述第二光刻胶开口的尺寸等于所述第三光刻胶开口的尺寸；S5、利用电子束蒸镀技术在所述第一光刻胶开口内的外延层与光角转换层上蒸镀一Ag金属薄膜，之后去除第一正性光刻胶、第一负性光刻胶与第二正性光刻胶，以得到Ag金属反射镜；S6、在所述Ag金属反射镜上依次沉积Ni金属薄膜、Au金属薄膜；S7、提供一导电基板并在所述导电基板上蒸镀Au金属膜层，将所述Si衬底翻转并将所述Au金属膜层与Au金属薄膜进行热压键合；S8、去除掉所述Si衬底并在所述导电基板远离所述Au金属膜层的一侧蒸镀形成芯片焊盘，接着在外延层表面涂布光刻胶然后曝光、显影并去除部分所述外延层，以使所述外延层部分暴露，在暴露出的外延层上蒸镀形成导电金属层，以得到垂直发光二极管。5.根据权利要求4所述的垂直发光二极管的制备方法，其特征在于，所述在所述外延层上制备SiO2薄膜，以得到牺牲层的步骤包括：在PECVD设备的反应腔内通入第一N2，然后控制射频的功率为30W
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60W，持续30S
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60S，以产生等离子体并通过等离子体清洁反应腔，关闭射频，其中，第一N2的流量为200sccm
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300sccm；然后对反应腔抽真空处理，同时通入第二N2，将腔体压力维持在120 P...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文涛，鲁洋，林潇雄，胡加辉，金从龙，
申请(专利权)人：江西兆驰半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：