【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体器件，特别涉及一种基于空腔图形化衬底的micro-led芯片制备方法。
技术介绍
1、基于iii-v族无机材料制备的micro-led具有长寿命、高亮度和低功耗等性能优势，适用于于虚拟现实(virtual reality)、增强现实(augmented reality，ar)、混合现实(mixed reality)、微型投影和视觉显示等智能移动终端显示领域。然而对于水平结构的micro-led芯片，底部透明的蓝宝石衬底对有源区发射光反射效率低，严重限制了micro-led芯片顶部的出光效率，进一步制约了micro-led芯片的光电性能。
2、因此，如何增加micro-led正面光输出功率是亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术提出了一种micro-led芯片制备方法，所述方法包括制备利用纳秒脉冲激光扫描刻蚀和热化学腐蚀技术在图形化蓝宝石衬底和aln缓冲层界面处引入空腔微结构。该空腔微结构将发射光反射并重定向至micro-led芯片顶部的逃逸锥，提高了芯片顶部的光输出功率。同时在p-gan表面蒸镀图形化ito层减少对发射光的吸收损耗。本专利技术增强了micro-led芯片的正面光输出功率，提升了芯片的光电性能。
2、在本专利技术的一方面，本专利技术提出了一种micro-led芯片的制备方法。根据本专利技术的实施例，所述方法包括：
3、1)提供外延片，所述包
4、2)在所述p-gan层表面沉积一层sio2保护层；
5、3)利用纳秒脉冲激光对所述外延层进行扫描刻蚀，形成沟槽；
6、4)利用热化学腐蚀对所述沟槽进行腐蚀，在所述衬底与所述aln缓冲层界面靠近所述沟槽区域形成空腔微结构；
7、5)去除步骤2)中所述sio2保护层，引入ito层，并对所述ito层进行刻蚀以形成图形化ito层；
8、6)在所述图形化ito层上沉积一层sio2钝化层，在所述sio2钝化层蒸镀p电极和n电极，形成所述micro-led芯片。根据本专利技术实施例的方法在衬底和aln缓冲层界面处引入空腔微结构，该空腔微结构将发射光反射并重定向至micro-led芯片顶部的逃逸锥，提高了芯片顶部的光输出功率。同时在p-gan表面蒸镀图形化ito层减少对发射光的吸收损耗。根据本专利技术实施例的方法制备得到的micro-led芯片增强了micro-led芯片的正面光输出功率，提升了芯片的光电性能。
9、根据本专利技术的实施例，上述方法还可以进一步包括如下附加技术特征至少之一：
10、根据本专利技术的实施例，所述外延层是通过金属有机化学气相沉积技术在所述衬底上依次生长aln缓冲层、n-gan层、有源区层、p-algan电子阻挡层和p-gan层形成的。
11、根据本专利技术的实施例，所述衬底为图形化蓝宝石衬底。
12、根据本专利技术的实施例，所述图形化蓝宝石衬底为蓝宝石衬底表面具有周期性的圆锥蓝宝石或者sio2阵列。
13、根据本专利技术的实施例，所述空腔微结构的高度为3-5μm，如3μm，4.3μm和4.6μm。
14、根据本专利技术的实施例，所述在所述p-gan层表面沉积一层sio2保护层是通过等离子体增强化学气相沉积技术进行的。
15、根据本专利技术的实施例，所述纳秒脉冲激光的波长为355nm。专利技术人发现，常见的脉冲激光波长有355nm、532nm和1064nm等，短波长激光的能量较大，对材料的刻蚀效率较高。
16、根据本专利技术的实施例，所述纳秒脉冲激光的重复频率为20-100khz。
17、根据本专利技术的实施例，所述纳秒脉冲激光的输出功率为0.1-2w。
18、根据本专利技术的实施例，所述沟槽的宽度为2-6μm。
19、根据本专利技术的实施例，所述热化学腐蚀所用的溶液为h3po4和h2so4的混合溶液。这里的溶液为腐蚀aln材料的常用混合溶液。
20、根据本专利技术的实施例，所述h3po4和h2so4的混合溶液的比例为3比1。专利技术人发现，混合溶液比例会直接影响刻蚀的空腔微结构大小，而空腔微结构大小影响到对光的反射效率，该比例下，其刻蚀的空腔微结构大小合适。
21、根据本专利技术的实施例，所述热化学腐蚀温度为200～300℃。专利技术人发现，腐蚀温度会直接影响刻蚀的空腔微结构大小，而空腔微结构大小影响到对光的反射效率，该温度下，其刻蚀的空腔微结构大小合适。
22、根据本专利技术的实施例，所述热化学腐蚀时间为1～30分钟。专利技术人发现，腐蚀时间会直接影响刻蚀的空腔微结构大小，而空腔微结构大小影响到对光的反射效率，该时间下，其刻蚀的空腔微结构高度合适。
23、根据本专利技术的实施例，所述热化学腐蚀时间为小于15分钟。专利技术人发现，该时间下，其刻蚀的空腔微结构高度较合适。
24、根据本专利技术的实施例，所述热化学腐蚀时间为小于10分钟。专利技术人发现，该时间下，其刻蚀的空腔微结构高度较合适。
25、根据本专利技术的实施例，所述热化学腐蚀时间为5分钟。专利技术人发现，该时间下，其刻蚀的空腔微结构高度更合适。根据本专利技术的实施例，所述去除步骤2)中所述sio2保护层是通过湿法腐蚀技术进行的。
26、根据本专利技术的实施例，所述对所述ito层进行刻蚀以形成图形化ito层进一步包括对所述外延层通过光刻和干法刻蚀技术进行刻蚀，直至暴露出p-gan层。根据本专利技术的实施例，所述图形化ito层就是对ito层进行刻蚀，在ito层中形成圆孔阵列。
27、根据本专利技术的实施例，在所述sio2钝化层蒸镀p电极和n电极前进一步包括利用光刻和干法刻蚀技术在sio2钝化层上分别刻蚀p通孔和n通孔。
28、在本专利技术的另一方面，本专利技术还提出了一种基于空腔图形化衬底的micro-led芯片制备方法。根据本专利技术的实施例，所述方法包括：
29、步骤一、利用金属有机化学气相沉积(mocvd)技术在图形化蓝宝石衬底上依次生长aln缓冲层、n-gan层、有源区层、p-algan电子阻挡层和p-gan层，形成外延层；
30、步骤二、利用等离子体增强化学气相沉积(pecvd)技术在p-gan表面沉积一层sio2保护层；
31、步骤三、利用纳秒脉冲激光对外延片进行矩形路径扫描刻蚀，形成沟槽；
32、步骤四、利用热化学腐蚀对上述沟槽进行腐蚀，在图形化蓝宝石衬底与aln缓冲层界面靠近沟槽区域形成空腔微结构；
33、步骤五、利用湿法腐蚀技术去除p-gan表面的sio2保护层，随后蒸镀一层ito层作为电流扩展层，利用光刻和干法刻蚀技术对外延层进行刻蚀，直至暴露出p-gan层。对ito层刻蚀以形成图形化ito层，随后沉积一层sio2钝化层；
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【技术保护点】
1.一种Micro-LED芯片的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外延层是通过金属有机化学气相沉积技术在所述衬底上依次生长AlN缓冲层、n-GaN层、有源区层、p-AlGaN电子阻挡层和p-GaN层形成的。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述衬底为图形化蓝宝石衬底；
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述在所述p-GaN层表面沉积一层SiO2保护层是通过等离子体增强化学气相沉积技术进行的。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述纳秒脉冲激光的波长为355nm；
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述沟槽的宽度为2-6μm。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述热化学腐蚀所用的溶液为H3PO4和H2SO4的混合溶液；
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述去除步骤2)中所述SiO2保护层是通过湿法腐蚀技术进行的；
9.根据权利要求1-8任一
10.一种Micro-LED芯片，其特征在于，所述Micro-LED芯片通过权利要求1-9任一项所述的方法制备得到。
...【技术特征摘要】
1.一种micro-led芯片的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外延层是通过金属有机化学气相沉积技术在所述衬底上依次生长aln缓冲层、n-gan层、有源区层、p-algan电子阻挡层和p-gan层形成的。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述衬底为图形化蓝宝石衬底；
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述在所述p-gan层表面沉积一层sio2保护层是通过等离子体增强化学气相沉积技术进行的。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述纳秒脉冲激光的波长为355nm；
6.根据权利...
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