高光提取效率的LED芯片结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高光提取效率的LED芯片结构，包括：在芯片衬底上依次生长N

【技术实现步骤摘要】
高光提取效率的LED芯片结构


[0001]本技术涉及半导体
，尤其是一种高光提取效率的LED芯片结构。

技术介绍

[0002]发光二极管（LED）是一种将电能转化为光能的固体发光器件，其中GaN基的LED芯片得到了长足的发展和应用。发光二极管的发光效率主要有两方面因素：器件的内量子效率和外量子效率。由于菲涅尔损失、全反射损失和材料吸收损失的存在，使LED芯片的光提取效率降低。光提取效率是指出射到空气中的光子占电子
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空穴对通过辐射复合在芯片有源区产生光子的比例，其主要与LED的几何结构和材料光学特性有关。为了提高光的提取效率，目前普遍采用粗化结构破坏光子的全反射，来提高光提取效率，同时粗化后的封装芯片的发光亮度更为集中。现有技术中采用的粗化结构存在光提取效率低、制作工艺复杂、工作效率低、成本高等缺点。

技术实现思路

[0003]本申请人针对上述现有技术中采用粗化结构存在的光提取效率低、制作工艺复杂、成本高等缺点，提供了一种结构合理的高光提取效率的LED芯片结构，能够通过ICP刻蚀技术将暴漏区域的N
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GaN层刻蚀出来，形成N
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GaN台阶，同时ICP在刻蚀Si团簇后在台阶侧壁上形成不规则的形貌，打破光子全反射界面，显著提高光提取效率，而且采用ICP刻蚀技术对Si团簇和暴漏区域的N
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GaN层进行刻蚀具有工艺简单、成本低的优点，适合于工业批量生产。
[0004]本技术所采用的技术方案如下：
[0005]一种高光提取效率的LED芯片结构，在芯片衬底上依次生长N
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GaN层、量子阱层和P
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GaN层，在P
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GaN层上镀ITO膜，在此基础上利用沉积SiO2技术和酸腐液形成Si团簇，通过ICP刻蚀技术将暴漏区域的N
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GaN层刻蚀出来，形成N
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GaN台阶，同时ICP在刻蚀Si团簇后在台阶侧壁上形成不规则的形貌。
[0006]作为上述技术方案的进一步改进：
[0007]不规则的形貌为由多个分散的半椭球组成的粗面。
[0008]ITO膜经制作掩膜和腐蚀后形成图形化的ITO层。
[0009]所述台阶侧壁是ICP刻蚀后与芯片表面之间的落差形成的侧面或斜坡。
[0010]所述形成的N
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GaN台阶位于芯片结构的边缘位置。
[0011]在芯片结构表面沉积SiO2绝缘层，通过电子束蒸发技术制作N、P焊盘电极。
[0012]本技术的有益效果如下：
[0013]本技术利用沉积SiO2技术和酸腐液形成Si团簇，通过ICP刻蚀技术将暴漏区域的N
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GaN层刻蚀出来，形成N
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GaN台阶，同时ICP在刻蚀Si团簇后在台阶侧壁上形成不规则的形貌，打破光子全反射界面，能够显著提高光提取效率。本技术利用PECVD技术在芯片结构的表面沉积SiO2绝缘层，通过高温形成非晶硅层，利用酸腐液比如HF和NH4F混合液，
对非晶硅层酸腐留下Si团簇，然后对Si团簇PCP刻蚀形成不规则的形貌，所产生的形貌比如半椭球使光的提取效率大幅增加，而且工艺具有可靠实用的特点。本技术采用ICP刻蚀技术对Si团簇和暴漏区域的N
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GaN层进行刻蚀具有工艺简单、成本低的优点，适合于工业批量生产。
附图说明
[0014]图1为本技术的结构示意图。
[0015]图2为本技术中台阶侧壁的示意图。
[0016]图中：1、LED芯片外延结构；2、ITO层；3、台阶侧壁；4、不规则的形貌；5、SiO2绝缘层；6、焊盘电极。
具体实施方式
[0017]下面结合附图，说明本技术的具体实施方式。
[0018]如图1所示，本技术所述的高光提取效率的LED芯片结构在芯片衬底上依次生长N
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GaN层、量子阱层和P
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GaN层，构成LED芯片外延结构1。在P
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GaN层上镀ITO膜，ITO膜和P
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GaN层形成良好的欧姆接触。ITO膜经制作掩膜和腐蚀后形成图形化的ITO层2。在此基础上利用PECVD（等离子增强化学气相沉积）技术在芯片结构的表面沉积SiO2绝缘层5，通过高温形成非晶硅层，利用酸腐液比如HF和NH4F混合液，对非晶硅层酸腐留下Si团簇。通过ICP刻蚀技术将暴漏区域的N
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GaN层刻蚀出来，形成N
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GaN台阶，ICP在刻蚀Si团簇后在台阶侧壁3上形成不规则的形貌4，比如形成有多个半椭球的粗面。然后在芯片结构表面沉积SiO2绝缘层5，通过电子束蒸发技术制作N、P焊盘电极6。所述N
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GaN台阶的形成是由于ICP刻蚀引起的，所形成的台阶侧壁3是ICP刻蚀后与芯片表面之间的落差形成的侧面或斜坡，光子可以从该台阶侧壁3出光，以增加光提取效率（见图2）。由于ICP对Si团簇和GaN（氮化镓）的刻蚀速率是不同的，在形成台阶侧壁3的同时形成半椭球等不规则形貌。
[0019]参照图1，本技术所述高光提取效率的LED芯片结构的制作方法，包括以下步骤：
[0020]步骤S1：提供芯片衬底包括但不限于蓝宝石、硅片、碳化硅片或金属，利用MOCVD设备（MOCVD，Metal
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organic Chemical Vapor Deposition，金属有机化合物化学气相沉淀）在芯片衬底上依次生长N
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GaN层、量子阱层和P
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GaN层，N
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GaN层、量子阱层和P
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GaN层覆盖在芯片衬底的整面构成LED芯片外延结构1。MOCVD是在气相外延生长（VPE）的基础上发展起来的一种新型气相外延生长技术。
[0021]步骤S2：利用磁控溅射技术在芯片结构上镀ITO膜（ITO，Indium Tin Oxide，氧化铟锡），利用退火炉的高温快速退火（RTA，Rapid Thermal Annealing），使ITO膜和P
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GaN层形成良好的欧姆接触。
[0022]步骤S3：利用正性光刻掩膜技术制作掩膜ITO图形，通过ITO腐蚀液进行腐蚀，将裸露在外的ITO腐蚀掉，形成图形化的ITO层2。
[0023]步骤S4：利用PECVD技术在芯片结构的表面沉积SiO2绝缘层5，通过高温形成非晶硅层，利用酸腐液比如HF和NH4F混合液，对非晶硅层酸腐留下Si团簇。
[0024]步骤S5：利用正性光刻掩膜技术，制作掩膜图形，通过ICP刻蚀技术（ICP，
Inductively Coupled Plasma，感应耦合等离子体刻蚀）将暴漏区域的N
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GaN层刻蚀出来，形成N
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GaN台阶。同时，由于ICP对Si团簇和Ga本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高光提取效率的LED芯片结构，其特征在于：在芯片衬底上依次生长N
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GaN层、量子阱层和P
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GaN层，在P
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GaN层上设有ITO膜，在此基础上利用沉积SiO2技术和酸腐液形成Si团簇，N
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GaN层刻蚀形成N
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GaN台阶，Si团簇刻蚀后在台阶侧壁(3)上形成不规则的形貌(4)。2.根据权利要求1所述的高光提取效率的LED芯片结构，其特征在于：不规则的形貌(4)为由多个分散的半椭球组成的粗面。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张秀敏，
申请(专利权)人：普瑞无锡研发有限公司，
类型：新型
国别省市：