高光效发光二极管芯片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高光效发光二极管芯片及其制备方法，涉及半导体技术领域。该方法包括：提供一衬底；在衬底上生长GaN基外延片；在GaN基外延片上制备用于裸露部N型GaN层的凸台；在凸台的下水平端面的一部分区域上制备阵列形式排列的凸起或凹陷图形；在凸台的上水平端面上生长透明导电层；在凸台的下水平端面的另一部分区域上设置N电极，在透明导电层上设置P电极；在透明导电层的上表面之裸露的部分、凸台的竖直端面和下水平端面之裸露的部分上均覆盖钝化层。通过上述技术方案，本发明专利技术制备的高光效发光二极管芯片能较大程度地避免GaN基外延片中多量子阱层发出的光被GaN基外延片内部吸收，提高发光二极管芯片的光提取效率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，涉及半导体
。该方法包括：提供一衬底；在衬底上生长GaN基外延片；在GaN基外延片上制备用于裸露部N型GaN层的凸台；在凸台的下水平端面的一部分区域上制备阵列形式排列的凸起或凹陷图形；在凸台的上水平端面上生长透明导电层；在凸台的下水平端面的另一部分区域上设置N电极，在透明导电层上设置P电极；在透明导电层的上表面之裸露的部分、凸台的竖直端面和下水平端面之裸露的部分上均覆盖钝化层。通过上述技术方案，本专利技术制备的高光效发光二极管芯片能较大程度地避免GaN基外延片中多量子阱层发出的光被GaN基外延片内部吸收，提高发光二极管芯片的光提取效率。【专利说明】
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种。
技术介绍
LED (发光二极管,Lighting Emitting Diode)是一种将电能转化为光能的发光器件，广泛应用于人们的日常生活中。LED的核心组件为LED芯片。现有LED芯片包括衬底和在衬底上生长的GaN基外延片，该GaN基外延片包括在衬底上依次向上生长的N型GaN层，多量子阱层和P型GaN层。该GaN基外延片的表面设有裸露出部分N型GaN层的台阶，该台阶的上水平端面上生长有透明导电层，透明导电层上设有P电极，该台阶的下水平端面上设有N电极，该透明导电层上表面之裸露的部分、该台阶的竖直端面和该台阶的下水平端面之裸露的部分均覆盖有钝化层。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题:在GaN基外延片的折射率大于空气的折射率的前提情况下，由于现有GaN基外延片的N型GaN层的表面基本为水平面，因此光从N型GaN层射向空气的全反射临界角较小，致使GaN基外延片中多量子阱层发出的光，较容易被反射回去，继续在GaN基外延片内部传播，最终被GaN基外延片完全吸收，致使现有发光二极管芯片的光提取效率较低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高光效发光二极管芯片机器制备方法，以较大程度地避免GaN基外延片中多量子阱层发出的光被GaN基外延片内部吸收，提高发光二极管芯片的光提取效率。为了实现上述目的，一方面，本专利技术提供了一种高光效发光二极管芯片的制备方法，包括:提供一衬底；在所述衬底上生长GaN基外延片，所述GaN基外延片包括在所述衬底上依次向上生长的N型GaN层1、多量子阱层和P型GaN层；在所述GaN基外延片上制备用于裸露部分的所述N型GaN层的凸台；在所述凸台的下水平端面的一部分区域上制备阵列形式排列的凸起或凹陷图形；在所述凸台的上水平端面上生长透明导电层；在所述凸台的下水平端面的另一部分区域上设置N电极，在所述透明导电层上设置P电极；在所述透明导电层的上表面之裸露的部分、所述凸台的竖直端面和下水平端面之裸露的部分上均覆盖钝化层。优选地，所述在所述凸台的下水平端面的一部分区域上制备阵列形式排列的凸起或凹陷图形,包括:在所述凸台的下水平端面的一部分区域旋涂一层正型光阻剂；使用自然光刻蚀法对所述下水平端面的一部分区域进行蚀刻，以在所述一部分区域上蚀刻出所述阵列形式排列的凹陷图形，所述凹陷图形的直径为2?lOum，高度为2?5um，相邻的所述凹陷图形之间的距离为2?IOum ；对蚀刻有所述凹陷图形的GaN基外延片与所述衬底一起进行烘烤，以将所述凹陷图形的侧面相对于所述衬底的上表面的角度控制在30?70度范围内；对烘烤后的所述GaN基外延片进行干法刻蚀，在所述下水平端面形成与上述光刻图形整列对应的向内凹陷的图形阵列；去除所述GaN基外延片干法刻蚀后附着的残胶。同样优选地，所述在所述凸台的下水平端面的一部分区域上制备阵列形式排列的凸起或凹陷图形，包括:对所述凸台的下水平端面的一部分区域进行激光烧蚀，以在所述一部分区域上形成元素为凹陷图形的烧蚀图形阵列，所述凹陷图形的直径为I?5um，深度为5?30um，相邻的所述凹陷图形之间的距离为2?5um ;去除所述一部分区域在激光烧蚀后附着的激光烧蚀残余物，并扩大所述一部分区域在激光烧蚀后形成的凹陷图形的直径。进一步地，所述去除所述一部分区域在激光烧蚀后附着的激光烧蚀残余物，并扩大所述一部分区域在激光烧蚀后形成的凹陷图形的直径，包括:将所述一部分区域在激光烧蚀后形成的凹陷图形浸置于浓硫酸或者磷酸中，所述浓硫酸或者所述磷酸的温度为180度?260度，浸置时间为10?30min ；将所述凹陷图形从所述浓硫酸或者所述磷酸中取出，并去除所述凹陷图形附着的的酸液残留物。再进一步地，所述对所述凸台的下水平端面的一部分区域进行激光烧蚀之前，包括:在形成有所述凸台的GaN基外延片的表面制备一层抗酸液腐蚀保护层，则，所述去除所述一部分区域在激光烧蚀后附着的激光烧蚀残余物，并扩大所述一部分区域在激光烧蚀后形成的凹陷图形的直径之后，包括:去除所述抗酸液腐蚀保护层。更进一步地，所述对所述凸台的下水平端面的一部分区域进行激光烧蚀之前，所述在形成有所述凸台的GaN基外延片的表面制备一层抗酸液腐蚀保护层之后，包括:在所述抗酸液腐蚀保护层的表面制备一层抗激光烧蚀保护胶；对所述抗激光烧蚀保护胶进行烘烤，则，所述对所述凸台的下水平端面的一部分区域进行激光烧蚀之后，包括:去除所述抗激光烧蚀保护胶。另一方面，本专利技术提供了一种高光效发光二极管芯片，包括衬底和在所述衬底上生长的GaN基外延片，所述GaN基外延片包括在所述衬底上依次向上生长的N型GaN层、多量子阱层和P型GaN层，所述GaN基外延片的表面设有裸露出部分的所述N型GaN层的凸台，所述凸台的上水平端面上生长有透明导电层，所述透明导电层上设有P电极，所述凸台的下水平端面的一部分区域设有阵列形式排列的凸起或凹陷图形，所述凸台的下水平端面的另一部分区域上设有N电极，所述透明导电层的上表面之裸露的部分、所述凸台的竖直端面和下水平端面之裸露的部分均覆盖有钝化层。进一步地，所述凸起或凹陷图形为多边锥形、圆锥形、多边柱形、圆柱形、多棱台形、梯形多边台形、梯形圆台形、半球形或球冠中的任一种。进一步地，所述凸起或凹陷图形的直径为2?lOum，高度为2?5um，相邻的所述凸起或凹陷图形之间的间距为2?lOum。进一步地，所述凸起或凹陷图形的侧面相对于所述衬底的上表面的角度为30?70度。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是:在GaN基外延片的折射率大于空气的折射率的前提情况下，由于在GaN基外延片上制备有裸露部分N型GaN层的凸台，且在凸台的下水平端面的一部分区域上形成有阵列形式排列的凸起或凹陷图形，因此光从N型GaN层射向空气的全反射临界角较大，这样GaN基外延片中多量子阱层发出的光，不容易被反射回去被GaN基外延片吸收，而容易从N型GaN层射向空气中，LED芯片的光提取效率较高。通过验证，本实施例高光效LED芯片的光提取效率为5%以上。【专利附图】【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例一提供的一种高光效LED芯片的制备方法的流程图；图1a是图1所不方法中涉及的制备GaN基外延片的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高光效发光二极管芯片的制备方法，其特征在于，包括：提供一衬底；在所述衬底上生长GaN基外延片，所述GaN基外延片包括在所述衬底上依次向上生长的N型GaN层、多量子阱层和P型GaN层；在所述GaN基外延片上制备用于裸露部分的所述N型GaN层的凸台；在所述凸台的下水平端面的一部分区域上制备阵列形式排列的凸起或凹陷图形；在所述凸台的上水平端面上生长透明导电层；在所述凸台的下水平端面的另一部分区域上设置N电极，在所述透明导电层上设置P电极；在所述透明导电层的上表面之裸露的部分、所述凸台的竖直端面和下水平端面之裸露的部分上均覆盖钝化层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张威，徐瑾，王江波，
申请(专利权)人：华灿光电苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：