【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体芯片生产制造，特别涉及一种高光效led芯片及制备方法。
技术介绍
1、目前，蓝光和绿光led的内量子效率已经分别可以达到80％和60％。通常，绿光led是基于ш族磷化物或者ш族氮化物材料体系进行外延生长的。然而，这两种材料体系在绿光波段的内量子效率都会大幅降低。如果能在绿光led的效率上做出突破，可以发挥绿光led在增强全彩显示上的潜力，因此，提升绿光led芯片的光效具有重要意义。
2、通常，提高led的效率可以从两个方面入手：一是，在外延生长阶段改变量子阱湿的生长方式提高量子阱的质量；二是，在芯片流片过程中，优化制备工艺，或改良led的出光结构。相比于第一类只能从内量子效率进行提升，第二类方法可以从内量子效率及光提取效率同时入手，有更大的提升空间。
3、为了提高绿光led的效率，在led芯片中引入了纳米孔结构，纳米孔可以有效减轻gan的内部应力、提高量子阱的质量、提高辐射复合速率。其次，纳米孔的结构增加了量子阱的表面积，从而提高了芯片整体的光提取效率。然而，在纳米孔的刻蚀过程中，由于高能量等离子体的轰击，部分的量子阱会遭受损伤。当电子及空穴在此复合时，将只有少部分的能量以光的形式散发出去，这使得有源层的发光面积变小；甚至，刻蚀纳米孔后芯片的外量子效率会低于无孔的普通结构，因此需要调节外延层纳米孔的刻蚀工艺，尽可能降低刻蚀损伤。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种高光效led芯片的制备方法，旨在解决现有技术
2、为了实现上述目的，本专利技术是通过如下技术方案来实现的：
3、一种高光效led芯片的制备方法，包括如下步骤：
4、提供一衬底，并在所述衬底上生长gan外延片；
5、在所述gan外延片上依次制备多层掩膜层，其中相邻掩膜层所用材料之间的刻蚀选择比为5:1～10:1；
6、在最上层的掩膜层上制备具有纳米孔图案的纳米压印胶层；
7、自所述纳米压印胶层起、依次向下刻蚀至所述gan外延片处，以形成纳米孔洞；
8、填充所述纳米孔洞；
9、对上一步完成后的晶圆进行处理，以形成具有纳米孔的led芯片。
10、进一步的，在所述gan外延片上依次制备多层掩膜层的具体步骤包括：
11、采用电子束蒸镀工艺在所述gan外延片上制备第一掩膜层；
12、采用化学气相沉积在所述第一掩膜层的表面沉积第二掩膜层；
13、采用电子束蒸镀工艺在所述第二掩膜层的表面蒸镀一层金属薄膜层，并将所述金属薄膜层作为第三掩膜层；
14、在最上层的掩膜层上制备具有纳米孔图案的纳米压印胶层的具体步骤包括：
15、在所述第三掩膜层上涂布纳米压印胶，采用纳米压印软膜在所述纳米压印胶上压出所述纳米孔图案后通过紫外光固化定型，以形成所述纳米压印胶层。
16、进一步的，所述第二掩膜层采用的材料为sio2、al2o3、sin、sion中的任一种；所述金属薄膜层采用的材料为ni、cr、al、ti中的任一种。
17、进一步的，所述gan外延片由下至上依次包括n型gan层、量子阱层、及p型gan层。
18、进一步的，自所述纳米压印胶层起、依次向下刻蚀至所述gan外延片处，以形成纳米孔洞的具体步骤包括：
19、采用所述纳米压印胶层作为掩膜，先将所述纳米压印胶层的凹陷部分处的所述纳米压印胶完全刻蚀后，露出所述金属薄膜层，该步骤所用的刻蚀气体为cl2和ar；
20、采用剩余的所述纳米压印胶层作为掩膜，对所述金属薄膜层进行刻蚀，直至所述纳米压印胶层被完全刻蚀，以在所述金属薄膜层上形成图案，该步骤所用的刻蚀气体为cl2和ar；
21、采用所述金属薄膜层作为掩膜，对所述第二掩膜层进行刻蚀，直至所述金属薄膜层被完全刻蚀，以在所述第二掩膜层上形成图案，该步骤所用的刻蚀气体为cf4，气体流量为100sccm-150sccm；
22、采用所述第二掩膜层作为掩膜，对所述第一掩膜层进行刻蚀，以在所述第一掩膜层上形成图案，该步骤所用的刻蚀气体为ar、cl2、bcl3中的一种或两种组合，ar元素的气体流量为40sccm-60sccm，cl2元素的气体流量为60sccm-100sccm，bcl3元素的气体流量为60sccm-100sccm；
23、采用所述第一掩膜层及剩余的所述第二掩膜层作为掩膜，对所述gan外延片进行刻蚀，直至刻蚀至所述n型gan层，以形成周期性排列的所述纳米孔洞，该步骤所用的刻蚀气体cl2和bcl3，icp刻蚀功率为200w-500w，rf射频功率为50w-350w,cl2元素的气体流量为60sccm-90sccm，bcl3元素的气体流量为10sccm，刻蚀时间为3min-7min；
24、采用boe溶液浸泡去除残留的所述第二掩膜层。
25、进一步的，所述第一掩膜层的厚度为并采用ito、zno、iwo、azo中的任一项元素制成，所述第二掩膜层的厚度为所述金属薄膜层的厚度为
26、进一步的，填充所述纳米孔洞的具体步骤包括：
27、采用匀胶机将旋涂玻璃sog均匀旋涂在所述纳米孔洞内；
28、在400℃的有氧条件下进行退火30min；
29、在所述旋涂玻璃sog成型后，通过icp刻蚀工艺进行回刻处理，使未刻蚀所述纳米孔洞区域的所述第一掩膜层暴露出来。
30、进一步的，对上一步完成后的晶圆进行处理，以形成具有纳米孔的led芯片的具体步骤包括：
31、对未刻蚀所述纳米孔洞区域的所述晶圆表面进行刻蚀，以暴露出部分n型gan层；
32、在所述晶圆表面制备出si3n4钝化层；
33、在所述si3n4钝化层表面制备出n型电极和p型电极；
34、经过剥离去胶后得到所述led芯片。
35、进一步的，采用电子束蒸镀工艺在所述gan外延片上制备第一掩膜层的具体步骤包括：
36、将所述gan外延片依次在丙酮超声波中放置5min、异丙醇中晃动30s、及90℃的硫酸双氧水混合溶液中浸泡5min，以对所述gan外延片进行清洗；
37、采用电子束蒸镀工艺在所述gan外延片上制备一层所述第一掩膜层；
38、并在550℃的氮气和氧气混合环境下退火3min。
39、本专利技术还提供一种高光效led芯片，该led芯片由如上所述的高光效led芯片的制备方法制备而成。
40、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
41、本专利技术在led外延上制备了纳米孔，用刻蚀选择比高的掩膜材本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高光效LED芯片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的高光效LED芯片的制备方法，其特征在于，在所述GaN外延片上依次制备多层掩膜层的具体步骤包括：
3.根据权利要求2所述的高光效LED芯片的制备方法，其特征在于，所述第二掩膜层采用的材料为SiO2、Al2O3、SiN、SiON中的任一种；所述金属薄膜层采用的材料为Ni、Cr、Al、Ti中的任一种。
4.根据权利要求3所述的高光效LED芯片的制备方法，其特征在于，所述GaN外延片由下至上依次包括N型GaN层、量子阱层、及P型GaN层。
5.根据权利要求4所述的高光效LED芯片的制备方法，其特征在于，自所述纳米压印胶层起、依次向下刻蚀至所述GaN外延片处，以形成纳米孔洞的具体步骤包括：
6.根据权利要求5所述的高光效LED芯片的制备方法，其特征在于，所述第一掩膜层的厚度为并采用ITO、ZnO、IWO、AZO中的任一项元素制成，所述第二掩膜层的厚度为所述金属薄膜层的厚度为
7.根据权利要求5所述的高光效LED芯片的制备方法，其特征
8.根据权利要求4所述的高光效LED芯片的制备方法，其特征在于，对上一步完成后的晶圆进行处理，以形成具有纳米孔的LED芯片的具体步骤包括：
9.根据权利要求1所述的高光效LED芯片的制备方法，其特征在于，采用电子束蒸镀工艺在所述GaN外延片上制备第一掩膜层的具体步骤包括：
10.一种高光效LED芯片，其特征在于，由权利要求1-9中任一项所述的高光效LED芯片的制备方法制备而成。
...【技术特征摘要】
1.一种高光效led芯片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的高光效led芯片的制备方法，其特征在于，在所述gan外延片上依次制备多层掩膜层的具体步骤包括：
3.根据权利要求2所述的高光效led芯片的制备方法，其特征在于，所述第二掩膜层采用的材料为sio2、al2o3、sin、sion中的任一种；所述金属薄膜层采用的材料为ni、cr、al、ti中的任一种。
4.根据权利要求3所述的高光效led芯片的制备方法，其特征在于，所述gan外延片由下至上依次包括n型gan层、量子阱层、及p型gan层。
5.根据权利要求4所述的高光效led芯片的制备方法，其特征在于，自所述纳米压印胶层起、依次向下刻蚀至所述gan外延片处，以形成纳米孔洞的具体步骤包括：
【专利技术属性】
技术研发人员：秦友林，鲁洋，张星星，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：
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