【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种micro led的icp刻蚀侧壁缺陷修复方法，属于led芯片制备。
技术介绍
1、micro led是传统发光二极管微缩化、去衬底、尺寸小于50μm的半导体发光单元，具有自发光、体积小、高分辨率、高流明效率、高亮度输出能力、高对比度、高调制带宽、长寿命和高稳定性等优势特点，可用于微显示、车载、移动产品等诸多场景，在微型显示器件方面，相比于lcd和oled显示，micro led显示具有更高的亮度、对比度、分辨率、更长的寿命、更快地响应度等优异性能。
2、作为micro led微缩化中的重要一环，随着led尺寸缩小，由于icp刻蚀侧壁缺陷引发的非辐射复合几率增加，从而导致led的出光效率随尺寸的缩小而下降，该现象被称为“边缘效率尺寸效应”。当尺寸缩小到micro led的尺寸范围时(＜50μm的led芯片)，由于侧壁面积与台面面积的比值(侧壁表面比)在变大，“边缘效率尺寸效应”会变得非常严重，因此micro led的发光效率远低于照明用的中大尺寸芯片，很难达到微显示的要求。
3、针对微缩化中的“边缘效率尺寸效应”问题，现有技术中还没有行之有效的方法，目前主要通过侧壁钝化的方法改善，常用的钝化结构有ald沉积al2o3，pecvd沉积sio2、si3n4等，对侧壁能起到较好的保护作用，但对侧壁缺陷引起的非辐射复合，改善效果十分有限。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，针对以上micro led微缩化中“边缘效率尺寸效应”的问题，本专利技术
2、术语解释：
3、1、常温，室温也称为常温或者一般温度，一般定义为25摄氏度。
4、2、湿法腐蚀，就是将晶片置于液态的化学腐蚀液中进行腐蚀，在腐蚀过程中，腐蚀液将把它所接触的材料通过化学反应逐步浸蚀溶掉。用于化学腐蚀的试剂很多，有酸性腐蚀剂、碱性腐蚀剂以及有机腐蚀剂等。根据所选择的腐蚀剂，又可分为各向同性腐蚀和各向异性腐蚀剂。
5、3、光刻掩膜工艺，光刻技术是半导体制造工艺中的基本制程，广泛应用于刻蚀以及图形化工序。基本目的在于将掩膜版上的光刻图形转移至掩膜层，通常包括如下步骤，在半导体晶片上形成光刻胶层，对光刻胶层进行选择性曝光，并通过显影步骤使得曝光后的光刻胶层进一步形成光刻胶图案；以图案化后的光刻胶层为掩膜层，可对半导体晶片进行刻蚀，离子注入，腐蚀，蒸镀等工艺。
6、4、icp干法刻蚀工艺，主要工艺原理是在晶片表面光刻图形后，通过icp刻蚀将图形转移到晶片上的手段，优点是控制精度高、大面积刻蚀均匀性好、污染少。具体原理是利用等离子体辉光放电将刻蚀气体分解为多种离子和活性粒子，并通过电场控制离子运动，实现对刻蚀材料的物理轰击，促进活性粒子与刻蚀材料的化学反应，从而达到刻蚀的目的。
7、本专利技术的技术方案为：
8、一种micro led的icp刻蚀侧壁缺陷修复方法，所述micro led的结构包括外延结构、icp刻蚀沟槽结构、钝化层、p电极、n电极；所述外延结构包括由下自上依次生长的衬底、n型外延层、多量子阱层和p型外延层；所述icp刻蚀沟槽结构贯穿所述p型外延层和所述量子阱层，将所述外延层结构分为位于n型外延层上的第一表面、p型外延层上的第二表面以及icp刻蚀侧壁；所述p电极设置于所述p型外延层上；所述n电极设置于所述n型外延层上；所述钝化层包括设置于所述icp刻蚀侧壁表面以及除所述p电极、所述n电极以外整个microled芯片正面的上表面；包括：
9、(1)对所述micro led进行湿法腐蚀工艺；
10、(2)对所述湿法腐蚀后的所述micro led进行热退火处理；
11、(3)对热退火处理后的所述micro led进行钝化处理。
12、根据本专利技术优选的，步骤(1)中，根据外延结构的不同，所述湿法腐蚀工艺选择不同的湿法腐蚀工艺，外延结构为蓝光gainn基时，选择四甲基氢氧铵tmah的水溶液进行湿法腐蚀，修复icp刻蚀侧壁的缺陷；外延结构为红光algainp基时，选择溴水溶液进行湿法腐蚀，修复icp刻蚀侧壁的缺陷，溴水溶液为液溴、h2o和hbr的混合溶液。
13、根据本专利技术优选的，步骤(2)中，所述四甲基氢氧铵tmah的水溶液的质量浓度为10-30％，所述四甲基氢氧铵tmah的水溶液的温度为60-85℃，湿法腐蚀时间为90-180min；所述溴水溶液中液溴的质量含量为0.1-0.5％，hbr的质量含量为1.5-5.9％，配置完成后静置1天后使用，常温下使用溴水溶液湿法腐蚀3-20min。
14、根据本专利技术优选的，步骤(3)中，所述热退火处理选择在n2氛围下rta快退火方式进行，温度为450-650℃，时间5-15min。
15、根据本专利技术优选的，所述icp刻蚀沟槽结构贯穿所述p型外延层和所述量子阱层，将所述外延层结构分为位于n型外延层上的第一表面、p型外延层上的第二表面以及icp刻蚀侧壁；具体实现过程为：
16、a、通过光刻掩膜工艺，在所述外延结构上套刻所述icp刻蚀沟槽结构，得到图形化的led管芯基本单元；
17、b、通过icp干法刻蚀工艺，对所述icp刻蚀沟槽结构进行icp干法刻蚀，所述icp刻蚀沟槽结构贯穿所述p型外延层和所述量子阱层，得到图形化转移后的led发光单元。
18、根据本专利技术优选的，所述衬底是蓝宝石al2o3、半导体硅si、砷化镓gaas、碳化硅sic、aln氮化铝陶瓷中的一种；所述外延结构是蓝光gainn基、红光algainp基系列中的一种；所述外延结构是倒装结构或垂直结构。
19、根据本专利技术优选的，所述外延结构是倒装结构时，所述钝化层为dbr的布拉格反射镜结构；所述外延结构是垂直结构时，所述钝化层为氧化铝al2o3、氧化硅sio2或氮化硅si3n4中的一种绝缘结构。
20、进一步优选的，dbr的布拉格反射镜结构包括n对tiox/siox，n为偶数，制备方法为：选用光学镀膜机蒸镀，真空为5e-4—3e-3torr，加热温度为80-150℃，tiox的蒸镀速率为1-2a/s，siox的蒸镀速率为2-4a/s，反射率大于99.99％。
21、进一步优选的，x的取值为2。
22、进一步优选的，所述外延结构是垂直结构时，所述钝化层为氧化硅sio2，厚度为300-600nm。
23、根据本专利技术优选的，步骤a中，光刻掩膜工艺中，采用的icp光刻掩膜材料为sio2，采用eb蒸发或溅射蒸发或rpd蒸发的方式得到；厚度为2-5μm。
24、进一步优选的，sio2采本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种Micro LED的ICP刻蚀侧壁缺陷修复方法，其特征在于，所述Micro LED的结构包括外延结构、ICP刻蚀沟槽结构、钝化层、P电极、N电极；所述外延结构包括由下自上依次生长的衬底、N型外延层、多量子阱层和P型外延层；所述ICP刻蚀沟槽结构贯穿所述P型外延层和所述量子阱层，将所述外延层结构分为位于N型外延层上的第一表面、P型外延层上的第二表面以及ICP刻蚀侧壁；所述P电极设置于所述P型外延层上；所述N电极设置于所述N型外延层上；所述钝化层包括设置于所述ICP刻蚀侧壁表面以及除所述P电极、所述N电极以外整个Micro LED芯片正面的上表面；包括：
2.根据权利要求1所述的一种Micro LED的ICP刻蚀侧壁缺陷修复方法，其特征在于，步骤(1)中，根据外延结构的不同，所述湿法腐蚀工艺选择不同的湿法腐蚀工艺，外延结构为蓝光GaInN基时，选择四甲基氢氧铵TMAH的水溶液进行湿法腐蚀，修复ICP刻蚀侧壁的缺陷；外延结构为红光AlGaInP基时，选择溴水溶液进行湿法腐蚀，修复ICP刻蚀侧壁的缺陷，溴水溶液为液溴、H2O和HBr的混合溶液。
3.根据权
4.根据权利要求1所述的一种Micro LED的ICP刻蚀侧壁缺陷修复方法，其特征在于，步骤(3)中，所述热退火处理选择在N2氛围下RTA快退火方式进行，温度为450-650℃，时间5-15min。
5.根据权利要求1所述的一种Micro LED的ICP刻蚀侧壁缺陷修复方法，其特征在于，所述ICP刻蚀沟槽结构贯穿所述P型外延层和所述量子阱层，将所述外延层结构分为位于N型外延层上的第一表面、P型外延层上的第二表面以及ICP刻蚀侧壁；具体实现过程为：
6.根据权利要求1所述的一种Micro LED的ICP刻蚀侧壁缺陷修复方法，其特征在于，所述衬底是蓝宝石Al2O3、半导体硅Si、砷化镓GaAs、碳化硅SiC、AlN氮化铝陶瓷中的一种；所述外延结构是蓝光GaInN基、红光AlGaInP基系列中的一种；所述外延结构是倒装结构或垂直结构。
7.根据权利要求1所述的一种Micro LED的ICP刻蚀侧壁缺陷修复方法，其特征在于，所述外延结构是倒装结构时，所述钝化层为DBR的布拉格反射镜结构；所述外延结构是垂直结构时，所述钝化层为氧化铝Al2O3、氧化硅SiO2或氮化硅Si3N4中的一种绝缘结构；
8.根据权利要求1所述的一种Micro LED的ICP刻蚀侧壁缺陷修复方法，其特征在于，步骤A中，光刻掩膜工艺中，采用的ICP光刻掩膜材料为SiO2，采用EB蒸发或溅射蒸发或RPD蒸发的方式得到；厚度为2-5μm。
9.根据权利要求1所述的一种Micro LED的ICP刻蚀侧壁缺陷修复方法，其特征在于，SiO2采用负胶剥离+EB蒸发剥离的方式得到，具体为：先负胶光刻SiO2图形，再利用EB蒸发剥离实现图形的转移。
10.根据权利要求1-9任一所述的一种Micro LED的ICP刻蚀侧壁缺陷修复方法，其特征在于，步骤B中，ICP干法刻蚀工艺中，ICP刻蚀气体Cl2的流量为60-120sccm，BCl3为30-60sccm，HBr为6-20sccm。
...【技术特征摘要】
1.一种micro led的icp刻蚀侧壁缺陷修复方法，其特征在于，所述micro led的结构包括外延结构、icp刻蚀沟槽结构、钝化层、p电极、n电极；所述外延结构包括由下自上依次生长的衬底、n型外延层、多量子阱层和p型外延层；所述icp刻蚀沟槽结构贯穿所述p型外延层和所述量子阱层，将所述外延层结构分为位于n型外延层上的第一表面、p型外延层上的第二表面以及icp刻蚀侧壁；所述p电极设置于所述p型外延层上；所述n电极设置于所述n型外延层上；所述钝化层包括设置于所述icp刻蚀侧壁表面以及除所述p电极、所述n电极以外整个micro led芯片正面的上表面；包括：
2.根据权利要求1所述的一种micro led的icp刻蚀侧壁缺陷修复方法，其特征在于，步骤(1)中，根据外延结构的不同，所述湿法腐蚀工艺选择不同的湿法腐蚀工艺，外延结构为蓝光gainn基时，选择四甲基氢氧铵tmah的水溶液进行湿法腐蚀，修复icp刻蚀侧壁的缺陷；外延结构为红光algainp基时，选择溴水溶液进行湿法腐蚀，修复icp刻蚀侧壁的缺陷，溴水溶液为液溴、h2o和hbr的混合溶液。
3.根据权利要求1所述的一种micro led的icp刻蚀侧壁缺陷修复方法，其特征在于，步骤(2)中，所述四甲基氢氧铵tmah的水溶液的质量浓度为10-30％，所述四甲基氢氧铵tmah的水溶液的温度为60-85℃，湿法腐蚀时间为90-180min；所述溴水溶液中液溴的质量含量为0.1-0.5％，hbr的质量含量为1.5-5.9％，配置完成后静置1天后使用，常温下使用溴水溶液湿法腐蚀3-20min。
4.根据权利要求1所述的一种micro led的icp刻蚀侧壁缺陷修复方法，其特征在于，步骤(3)中，所述热退火处理选择在n2氛围下rta快退火方式进行，温度为45...
【专利技术属性】
技术研发人员：谭立龙，彭璐，
申请(专利权)人：山东浪潮华光光电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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