一种发光二极管外延片、芯片及其制作方法技术

本发明专利技术提供了一种发光二极管外延片、芯片及其制作方法。该发光二极管外延片的制作方法，具体如下：首先，提供发光二极管晶圆片；其次，将具有通孔的掩模板紧贴在所述晶圆片的表面，通过真空镀膜机在所述晶圆片的表面形成折射率小于1.5的粗糙结构；然后，分离所述掩模板，得到发光二极管外延片。该方法通过掩模板在晶圆片的表面形成粗糙结构形成一种发光二极管外延片，使得由该发光二极管外延片制作得到的发光二极管芯片的出光效率得到有效提升。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体发光
，尤其涉及。
技术介绍
发光二极管(LED)就是将具备直接带隙的半导体做成P/N 二极管，在热平衡的条件下，大部分的电子没有足够的能量跃升致导电带，当加上正向偏压，P-N结的内建电场强度被削弱，导致大量电子从N型半导体扩散到P型半导体。在合适的偏压下，电子，空穴会在P-N结界面结合而发光。电源的电流会不断的补充电子和空穴给N型和P型半导体，使得发光可以持续进行。LED发光是电子与空穴的结合，电子所带的能量是以光的形式输出。目前LED制作方法是通过MOCVD (金属有机化学汽相淀积)设备在衬底上外延生长晶体材料结构。通常依次在衬底形成负型半导体材料(N型半导体材料，例如N型氮化镓)、发光层和正极半导体材料(P型半导体材料，例如P型氮化镓)，得到发光二极管晶圆片。该发光二极管晶圆片中的LED随着材料和结构的不同，所发出得光的颜色不同。图1为现有技术中的一种发光二极管晶圆片的结构示意图。请参照图1，发光二极管晶圆片包括P型氮化镓层4、发光层3、N型氮化镓2以及蓝宝石衬底1，该P型氮化镓层 4、发光层3和N型氮化镓2依次层叠在该蓝宝石衬底1上。发光二极管作为新一代优良的光源，但是现在的亮度还不能较好的满足人们的需求，于是，怎样提高发光二极管的发光效率成为科研人员的研究热点。通常，提高发光二极管的发光效率的方法有提高内量子效率和提高外量子效率。本专利技术人经过潜心研究发现， 目前提高外量子效率要比提高内量子效率容易得多以及全反射成为影响发光二极管外量子效率很重要的因素。发光二极管的半导体材料的折射率相对于空气高很多，发光层产生的光极容易在发光二极管芯片中发生全反射，而不容易射出，造成外量子效率低下。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术中发光二极管的发光效率低下技术问题，提供一种发光二极管外延片的制作方法。具体方法如下一种发光二极管外延片的制作方法，包括如下步骤步骤一、提供发光二极管晶圆片，所述晶圆片包括基体和形成于基体上的发光结构；步骤二、将具有通孔的掩模板紧贴在所述晶圆片的表面，通过真空镀膜机在所述晶圆片的表面形成折射率小于1. 5的粗糙结构；步骤三、分离所述掩模板，得到发光二极管外延片。本专利技术还提供一种发光二极管外延片。该发光二极管外延片由上述方法制作得到。专利技术还提供一种发光二极管芯片。该发光二极管芯片由上述发光二极管外延片经由制备电极、崩裂而得到。本专利技术的发光二极管外延片的制作方法通过掩模板在晶圆片的表面形成粗糙结构形成一种发光二极管外延片，减少全反射，使得由该发光二极管外延片制作得到的发光二极管芯片的出光效率得到有效提升。附图说明图1为现有技术中的一种发光二极管晶圆片的结构示意图；图2A、图2B是本专利技术实施例提供的掩模板俯视图；图3是本专利技术一实施例的掩模板的横截面示意图；图4是本专利技术另一实施例的掩模板的横截面示意图；图5是本专利技术实施例的制作过程中的真空镀膜机的结构示意图；图6是本专利技术实施例的发光二极管外延片的结构示意图；图7是本专利技术实施例的发光二极管芯片的结构示意图。具体实施例方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图1-7及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术的核心思想是通过真空镀膜机和掩模板在发光二极管晶圆片的表面沉积粗糙结构得到发光二极管外延结构，减少全反射，从而增加由该发光二极管外延片制得的发光二极管芯片的出光效率。本专利技术实施例所说的发光二极管晶圆片包括水平结构的晶圆片和垂直结构的晶圆片。所谓水平结构的晶圆片，包括基体和位于基体上的发光结构，该基体一般为蓝宝石衬底、硅衬底等。所谓垂直结构的晶圆片，包括导电基体和位于导电基体上的发光结构。该导电基体一般为铜衬底、铝衬底等。上述发光结构，一般包括依次层叠(可以至上而下，也可以至下而上)的N型半导体层、有源层、P型半导体层。该有源层一般为多量子阱层。该垂直结构的晶圆片的一种特殊情况是只有发光结构。发光二极管晶圆片的表面为发光二极管晶圆片的出光的一面。在水平结构的晶圆片中，该表面为P型半导体层之上或者其表面所在的面；在垂直结构的晶圆片中，该表面为N型半导体层之上或者其表面所在的面。水平结构的晶圆片一般通过MOV⑶的设备在基体上依次生长N型半导体层、有源层、P型半导体层而形成。而垂直结构的晶圆片一般是在水平结构的晶圆片的基础通过金属键合与基体剥离技术而形成。下面以在蓝宝石衬底上生长GaN型外延层形成的GAN型水平结构晶圆片(GAN晶圆片)为例，对本专利技术进行说明，该GAN晶圆片包括蓝宝石衬底和发光结构，该发光结构包括依次位于蓝宝石衬底的N型GAN半导体层、INGAN多量子阱层和P型GAN半导体层。该4GAN晶圆片制备得到多个GAN芯片，本实施例的发光二极管外延片的制作方法，包括如下步骤S100，提供GAN晶圆片。该GAN晶圆片可以通过市场购买获得，也可以通过上述制备方法自制得到；该GAN 晶圆片的表面为P型GAN半导体层的表面。S200，提供一具有若干通孔的掩模板。该掩模板优选为钢板，成本可以降低，而且加工容易。通过激光切割技术在一较大的钢板中切下，并通过激光在切下的钢板上钻孔形成具有若干通孔的掩模板。S300，将具有通孔的掩模板紧贴在所述GAN晶圆片的表面，通过真空镀膜机在所述晶圆片的表面形成折射率小于1. 5的粗糙结构。该掩模板与该GAN晶圆片的紧贴固定方式，优选采取磁铁固定方式，以减少通过其他固定夹对镀膜的影响。本步骤，本领域技术人员可以根据不同设备调节好参数可以很容易实现。该折射率低于1. 5的粗糙结构的材料有二氧化硅、氟化钙或氟化镁等，也可以是这三种材料的任意两种或者三种的混合。所以，蒸发源(蒸发镀膜工艺中)或者靶源(溅射镀膜工艺中)包括二氧化硅源、氟化钙源或氟化镁源等。该镀膜工艺也可以用反应磁溅射技术实现。为了获得具有规整形状的粗糙结构，专利技术人经过反复研究和实验发现该掩模板正对着蒸发源或靶源时，即GAN晶圆片的表面正对着蒸发源或靶源时，形成的粗糙结构最为规整。S400,分离所述掩模板，得到GAN发光二极管外延片。采用掩模板和真空镀膜机在GAN晶圆片的表面沉积粗糙结构而制作得到发GAN发光二极管外延片，提高了使用该GAN发光二极管外延片制作得到的发光器件的出光效率。 这种工艺方法，具有工艺简单、成本低及适用规模化生产等优点。并且，该工艺方法，在粗糙结构的制作过程中不会对GAN晶圆片中的发光结构造成损伤而影响其内量子效率。该工艺方法的另一优点是可以很方便地控制粗糙结构的形状，容易获得期望的形状，实现预期的出光效率。进一步，在步骤S400之后，还包括步骤S500，将得到的发光二极管外延片放入到退火炉中，在500度中退火。该步骤 S500旨在增加粗糙结构与GaN晶圆片直接的结合力。本实施例中对粗糙结构的形成影响最大的是掩模板。该掩模板中的孔的形状决定了粗糙结构的形状。也就是该粗糙结构是形成在孔中的。一般该掩模板的大小可以是与GAN晶圆片大小相同，如图2B所示，在一次真空镀膜过程中可以使用很多块这种掩模板，这会增加工艺复杂度。一般该掩模板的大小可以是与真空镀膜机的大小相适应，该掩模板中具有若干个掩膜单元，如图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管外延片的制作方法，其特征在于，包括如下步骤 步骤一、提供发光二极管晶圆片；步骤二、将具有通孔的掩模板紧贴在所述晶圆片的表面，通过真空镀膜机在所述晶圆片的表面形成折射率小于1. 5的粗糙结构；步骤三、分离所述掩模板，得到发光二极管外延片。2.如权利要求1所述发光二极管外延片的制作方法，其特征在于，所述掩模板为钢板。3.如权利要求1所述发光二极管外延片的制作方法，其特征在于，所述通孔具有位于掩模板上表面的第一形状和位于掩模板下表面的第二形状，所述第一形状为圆形。4.如权利要求3述发光二极管外延片的制作方法，其特征在于，所述第一形状的直径为2-5微米。5.如权利要求3述发光二极管外延片的制作方法，其特征在于，所述第一形状的面积小于第二形状的面积。6.如权利要求3所述发光二极管外延片的制作方法，其特征在于，所述通孔为阵列排布。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：严光能，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：