一种单芯片白光LED的制备方法技术

本申请公开了一种单芯片白光LED的制备方法，包括：在衬底上刻蚀对位光刻标记点；依次生长GaN或AlN成核层、非故意掺杂GaN缓冲层和掺Si的n型GaN层；生长不同发光波长的有源区发光层；生长p型GaN层得到多区域不同发光波长的LED外延片；利用光刻工艺把芯片加工中的透明导电膜制备、芯片台面刻蚀、单胞深槽刻蚀、侧壁钝化和单胞间电极蒸镀布线的光刻版，与上述的光刻版形成的对位标记进行套刻；保证设计的不同发光波长的有源区和芯片中的单胞对应，并根据预先设计的单胞间的串并联关系，通过蒸镀薄膜金属电极材料并在不同单胞间布线，将不同的所述单胞互连。本申请可以简化直接得到单芯片白光LED照明芯片。

A preparation method of single chip white LED

【技术实现步骤摘要】
一种单芯片白光LED的制备方法
本专利技术涉及LED制备的
，具体地说，涉及一种单芯片白光LED的制备方法。
技术介绍
GaN是制备LED的材料，GaN是宽禁带半导体材料，其三元合金InxGa1-xN的禁带宽度从0.7eV到3.4eV，相应的带间跃迁发射光谱覆盖从红外到紫外的范围。由于LED照明产品相比原来的照明产品具有高效节能、绿色环保、寿命长的突出优势，目前已大量代替传统的白炽灯和荧光灯等传统照明产品，GaN基LED的专利技术也被誉为照明领域的一次革命。GaN基LED照明芯片具有广阔的应用领域，如室内外普通照明、景观照明、背光、显示、汽车照明以及植物照明等，实际应用中需要多种颜色的光源，相应需要各种发光波长的照明芯片。目前市场上半导体LED白光普通照明就是依靠GaN基蓝光LED加上黄色荧光粉得到白光。GaN基LED芯片主要是利用MOCVD设备生长外延材料，之后加工成LED芯片。LED的发光波长是由外延生长的发光区的材料及结构决定的，传统的LED外延片在一次外延生长过程制备的材料片内是均一的，由此外延片制备出的芯片的发光波长都是一致的，利用此外延片只可以得到发射单色光的LED芯片。为了得到普通照明应用的白色发光光源，传统工艺需要先制造出蓝光LED芯片并在封装工艺中加上黄光荧光粉得到白光，或利用蓝、绿、红光LED芯片封装在一起形成白光。这种方式增加了芯片封装和应用上的工艺步骤，也就增加了工艺流程和成本。现有量产技术中还不能实现直接在LED单芯片上制备出同时发射不同波长的光，如蓝光和黄光，或蓝光、绿光和红光，以及其他组合，也就无法通过光混合实现简化的白光LED光源制备技术。因此，如何提供一种能够直接在LED单芯片上制备出同时发射不同波长的光，混合实现简化的白光LED光源制备方案是本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种单芯片白光LED的制备方法，解决现有技术中无法直接在LED单芯片上制备出同时发射不同波长的光，混合实现简化的白光LED光源制备方案的问题。本专利技术提供一种单芯片白光LED的制备方法，包括：在蓝宝石(Al2O3)、碳化硅(SiC)或硅(Si)衬底上刻蚀出光刻时对版的光刻标记点，得到具有第一光刻版对位标记图形的衬底；在所述具有第一光刻版图形的衬底上依次生长GaN或AlN成核层、非故意掺杂GaN缓冲层和掺Si的n型GaN层；重复沉积掩膜薄膜材料得到掩膜薄膜层，设计光刻版刻蚀去除光刻版中标定区域的掩膜薄膜材料，露出下面的n型GaN层；再在所述光刻版中标定区域中生长不同发光波长的有源区发光层，如蓝光和黄光，或蓝光、绿光和红光，以及其他发光波长组合；在各个有源区发光层上生长p型GaN层，得到同一外延片上多区域不同发光波长混合白光的LED外延片；利用光刻工艺把芯片加工中的透明导电膜制备、芯片台面刻蚀、单胞深槽刻蚀、侧壁钝化和单胞间电极蒸镀布线的光刻版，与上述的光刻版形成的对位标记进行套刻；保证不同发光波长的有源区正好和芯片中的单胞对应，并根据预先设计的单胞间的串并联关系，蒸镀金属薄膜电极，利用预设的发光波长组合将不同的所述单胞互连，得到发白光的LED芯片。可选地，其中，重复沉积掩膜薄膜材料得到掩膜薄膜层，设计光刻版刻蚀去除光刻版中标定区域的掩膜薄膜材料，露出下面的n型GaN层；再在所述光刻版中标定区域中生长不同发光波长的有源区发光层，得到不同发光波长的外延层区域，为：沉积掩膜薄膜材料得到掩膜薄膜层；在设定的生长发光波长W1的外延层区域，设计第二光刻版；光刻、刻蚀去除所述第二光刻版中标定区域的掩膜薄膜材料，露出下面的n型GaN层；在所述第二光刻版中标定区域，即露出的n型GaN层上生长发光波长为W1的有源区发光层；沉积掩膜薄膜材料得到掩膜薄膜层；在设定的生长发光波长W2的外延层区域，设计第三光刻版；光刻、刻蚀去除所述第三光刻版中标定区域的掩膜薄膜材料，露出下面的n型GaN层；在所述第三光刻版中标定区域，即露出的n型GaN层上生长发光波长为W2的有源区发光层；重复沉积掩膜薄膜材料得到掩膜薄膜层，设计光刻版刻蚀去除光刻版中标定区域的掩膜薄膜材料，再在所述光刻版中标定区域中生长不同发光波长的有源区发光层，得到不同发光波长的外延层区域。可选地，其中，所述沉积掩膜薄膜材料得到掩膜薄膜层，为：沉积50-300nm的氧化硅(SiO2)、氮化硅(SixNy)或其它掩膜薄膜材料。可选地，其中，刻蚀去除所述第二光刻版中标定区域的掩膜薄膜材料，露出下面的n型GaN层，为：利用光刻工艺，把第二光刻版与第一光刻版刻蚀后在衬底上形成的对位标记进行套刻，曝光显影后，开出第二光刻版中标定区域的窗口区；利用湿法腐蚀溶液去除所述窗口区的掩膜薄膜材料，然后利用去胶液去除光刻胶，清洗甩干。可选地，其中，在所述第二光刻版中标定区域中生长发光波长为W1的有源区发光层，为：在所述第二光刻版中标定区域中生长发光波长为W1的有源区发光层后中止生长，此发光层为(InxAlyGa1-x-yN/InvAlwGa1-v-wN)*n的多量子阱结构材料或稀土元素掺杂的GaN基材料，其中：InxAlyGa1-x-yN为量子阱，InvAlwGa1-v-wN为量子磊，量子磊材料带隙宽度大于量子阱材料，n为周期数，0≤x≤1，0≤y≤1，x+y≤1，0≤v≤1，0≤w≤1，v+w≤1，稀土元素掺杂的GaN基材料发光层的掺杂元素为Tm、Er或Eu。可选地，其中，刻蚀去除所述第三光刻版中标定区域的掩膜薄膜材料，露出下面的n型GaN层，为：利用光刻工艺，把第三光刻版与第一光刻版、第二光刻版刻蚀后在衬底上形成的对位标记进行套刻，曝光显影后，开出第三光刻版中标定区域的窗口区；利用湿法腐蚀溶液去除所述窗口区的掩膜薄膜材料，然后利用去胶液去除光刻胶，清洗甩干。可选地，其中，在所述第三光刻版中标定区域中生长发光波长为W2的有源区发光层，为：在所述第二光刻版中标定区域中生长发光波长为W2的有源区发光层后中止生长，此发光层为(IndAleGa1-d-eN/InfAlgGa1-f-gN)*n的多量子阱结构材料或稀土元素掺杂的GaN基材料，其中：IndAleGa1-d-eN为量子阱，InfAlgGa1-f-gN为量子磊，量子磊材料带隙宽度大于量子阱材料，n为周期数，0≤d≤1，0≤e≤1，d+e≤1，0≤f≤1，0≤g≤1，f+g≤1，稀土元素掺杂的GaN基材料发光层的掺杂元素为Tm、Er或Eu。可选地，其中，相邻光刻版的标定区域之间相隔5-30微米的间隙。可选地，其中，该方法还包括：在生长完不同发光波长的外延层区域后，设计在不同发光波长的有源区发光层区域之间设有隔离区域的隔离光刻版；刻蚀去除所述隔离光刻版的隔离区域之外的掩膜薄膜材料。与现有技术相比，本专利技术提供的单芯片白光LED的制备方法，达到如下有益效果：(1)、本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单芯片白光LED的制备方法，其特征在于，包括：/n在蓝宝石(Al

【技术特征摘要】
1.一种单芯片白光LED的制备方法，其特征在于，包括：
在蓝宝石(Al2O3)、碳化硅(SiC)或硅(Si)衬底上刻蚀出光刻时对版的光刻标记点，得到具有第一光刻版对位标记图形的衬底；
在所述具有第一光刻版图形的衬底上依次生长GaN或AlN成核层、非故意掺杂GaN缓冲层和掺Si的n型GaN层；
重复沉积掩膜薄膜材料得到掩膜薄膜层，设计光刻版刻蚀去除光刻版中标定区域的掩膜薄膜材料，露出下面的n型GaN层；再在所述光刻版中标定区域中生长不同发光波长的有源区发光层，得到不同发光波长的外延层区域；
在各个有源区发光层上生长p型GaN层，得到同一外延片上多区域不同发光波长的LED外延片；
利用光刻工艺把芯片加工中的透明导电膜制备、芯片台面刻蚀、单胞深槽刻蚀、侧壁钝化和单胞间电极蒸镀布线的光刻版，与上述的光刻版形成的对位标记进行套刻；保证设计的不同发光波长的有源区和芯片中的单胞对应，并根据预先设计的单胞间的串并联关系，蒸镀金属薄膜电极材料，利用预设的波长组合将不同的所述单胞互连，得到发白光的LED芯片。


2.根据权利要求1所述的单芯片白光LED的制备方法，其特征在于，重复沉积掩膜薄膜材料得到掩膜薄膜层，设计光刻版刻蚀去除光刻版中标定区域的掩膜薄膜材料，露出下面的n型GaN层；再在所述光刻版中标定区域中生长不同发光波长的有源区发光层，得到不同发光波长的外延层区域，为：
沉积掩膜薄膜材料得到掩膜薄膜层；
在设定的生长发光波长W1的外延层区域，设计第二光刻版；光刻、刻蚀去除所述第二光刻版中标定区域的掩膜薄膜材料，露出下面的n型GaN层；
在所述第二光刻版中标定区域，即露出的n型GaN层上生长发光波长为W1的有源区发光层；
沉积掩膜薄膜材料得到掩膜薄膜层；
在设定的生长发光波长W2的外延层区域，设计第三光刻版；光刻、刻蚀去除所述第三光刻版中标定区域的掩膜薄膜材料，露出下面的n型GaN层；
在所述第三光刻版中标定区域，即露出的n型GaN层上生长发光波长为W2的有源区发光层；
重复沉积掩膜薄膜材料得到掩膜薄膜层，设计光刻版刻蚀去除光刻版中标定区域的掩膜薄膜材料，再在所述光刻版中标定区域中生长不同发光波长的有源区发光层，得到不同发光波长的外延层区域。


3.根据权利要求2所述的单芯片白光LED的制备方法，其特征在于，所述沉积掩膜薄膜材料得到掩膜薄膜层，为：
沉积50-300nm的氧化硅(SiO2)、氮化硅(SixNy)或其它掩膜薄膜材料。


4.根据权利要求2所述的单芯片白光LED的制备方法，其特征在于，刻蚀去除所述第二光刻版中标定区域的掩膜薄...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗振林，
申请(专利权)人：湘能华磊光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43