一种复合图形化蓝宝石衬底及制造技术

本发明专利技术涉及发光二极管技术领域，尤其涉及一种复合图形化蓝宝石衬底及

【技术实现步骤摘要】
一种复合图形化蓝宝石衬底及LED芯片的制备方法


[0001]本专利技术涉及发光二极管
，尤其涉及一种复合图形化蓝宝石衬底及
LED
芯片的制备方法
。

技术介绍

[0002]图形化蓝宝石衬底可以降低氮化镓外延层内的缺陷密度，提高外延氮化镓层的生长质量，提高出光效率，使得发光二极管芯片的亮度大幅度提高，因此是目前
LED
芯片的主流基板
。
但是随着技术的进一步发展，下游对
LED
亮度的要求越来越高，为了增强蓝宝石衬底的出光效率，最常见的方法是采用二氧化硅与蓝宝石相结合的衬底，该衬底的图形上部为二氧化硅，下部为蓝宝石
。
由于二氧化硅折射率为
1.48
，低于蓝宝石的折射率
1.77
，当光从
LED
发光层发出后，由于二氧化硅更低的折射率，更多的光会反射回氮化镓层并最终射出器件，提升芯片亮度
。
同时氮化镓层仅会在蓝宝石上生长不会在上部的二氧化硅上生长
。
因此降低了外延生长的应力，进一步提高了外延层的晶体质量
。
在几种有利因素的共同作用下，使用二氧化硅蓝宝石复合衬底制备出的
LED
芯片，亮度明显提高，已经被广泛应用在高性能器件上
。
[0003]未来追求更高亮度的
LED
产品是行业的发展方向，因此需要进一步改进衬底和
LED
芯片结构，使其能够获得更高的亮度
。
现有制备工艺无法找到比二氧化硅折射率更低且能应用在
LED
上的材料，因此本专利技术提出了一种折射率更低亮度更高的复合图形化蓝宝石衬底和
LED
芯片及其制备方法
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目是针对
技术介绍
中存在的现有工艺无法找到能在
LED
衬底芯片上应用且比二氧化硅折射率更低的材料，用于提高
LED
照明亮度的问题，提出一种折射率更低亮度更高的复合图形化蓝宝石衬底及
LED
芯片及其制备方法
。
[0005]本专利技术的技术方案：一种复合图形化蓝宝石衬底及
LED
芯片的制备方法，包括复合图形化蓝宝石衬底的制备方法和
LED
芯片的制备方法；
[0006]所述复合图形化蓝宝石衬底包括：蓝宝石衬底
、
二氧化硅层一，所述蓝宝石衬底
、
二氧化硅层一从下至上依次叠设；
[0007]复合图形化蓝宝石衬底包括如下制备步骤：
[0008]S1
：在蓝宝石衬底上利用等离子体增强化学气相沉积法沉积一层二氧化硅层一，完成复合蓝宝石衬底晶圆的制备；
[0009]S2
：在复合蓝宝石衬底晶圆上采用涂布机旋涂一层正性光阻剂，得到光刻胶层；
[0010]S3
：将
S2
的产物使用步进式光刻机曝光处理，进而通过显像液制作出阻挡图形；
[0011]S4
：利用感应耦合等离子刻蚀机进行干法刻蚀，蚀刻至露出蓝宝石衬底，形成整齐排列的圆柱微图形，刻蚀完成后，通过清洗去除残留光刻胶层，得到复合图形化蓝宝石衬底；
[0012]所述
LED
芯片的制备方法包括如下制备步骤：
[0013]S1
：在复合图形化蓝宝石衬底的基础上沉积一层氮化铝缓冲层；
[0014]S2
：在
MOCVD
设备中生长
N
型半导体外延层，所述
N
型半导体包括
N
型氮化镓层一和
N
型氮化镓层二；
[0015]S3
：在
N
型半导体外延层上继续生长由5‑
10
个周期
In
0.2
Ga
0.8
N/GaN
量子阱构成的有源区；
[0016]S4
：在量子阱构成的有源区上继续生长约
150nm
的
P
型半导体外延层，掺杂剂为
DCpMg
，此步骤完成外延层的所有制作；
[0017]S5
：在
S4
的基础上蒸镀一层导电透明的
ITO
薄膜，经由
Mesa
光刻
、
腐蚀
、
蚀刻，露出
N
型氮化镓层二的上表面，再采用
P/N Pad
光刻
、
清洗
、
蒸镀
、lift
‑
off
工艺，制备出
P
型电极和
N
型电极，最后封装完成
LED
芯片的制作
。
[0018]优选的，所述复合图形化蓝宝石衬底制备中的
S1
中，二氧化硅层一的厚度为
10nm
‑
500nm
，所述
S1
中二氧化硅层一还可为
SiC、Si、ZnO、SiN、SiO
中的任意一种
。
[0019]优选的，所述复合图形化蓝宝石衬底制备中的
S2
中，正性光阻剂涂步后采用
110℃
的热板软烘
60s
，得到光刻胶层的厚度为
0.5
μ
m
‑1μ
m
，底宽
1.0
μ
m
‑
3.90
μ
m
，周期
2.0
μ
m
‑
4.0
μ
m。
[0020]优选的，所述复合图形化蓝宝石衬底制备中的
S3
的硬烘条件为
120℃、60s。
[0021]优选的，所述复合图形化蓝宝石衬底制备中的
S4
中刻蚀气体为三氯化硼，流量
100
‑
130sccm
，主刻蚀功率
300w
‑
500w
，过刻蚀功率
600w
‑
800w
，
He
压
5Torr
，腔室温度
30
‑
50℃
，刻蚀时间0‑
1500s
；圆柱微图形上部为二氧化硅
、
下部为少量蓝宝石，圆柱微图形尺寸为底宽
1.0
μ
m
‑
3.90
μ
m
，高度
30nm
‑
600nm
，周期
2.0
μ
m
‑
4.0
μ<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种复合图形化蓝宝石衬底及
LED
芯片的制备方法，其特征在于：包括复合图形化蓝宝石衬底的制备方法和
LED
芯片的制备方法；所述复合图形化蓝宝石衬底包括：蓝宝石衬底
、
二氧化硅层一，所述蓝宝石衬底
、
二氧化硅层一从下至上依次叠设；复合图形化蓝宝石衬底包括如下制备步骤：
S1
：在蓝宝石衬底上利用等离子体增强化学气相沉积法沉积一层二氧化硅层一，完成复合蓝宝石衬底晶圆的制备；
S2
：在复合蓝宝石衬底晶圆上采用涂布机旋涂一层正性光阻剂，得到光刻胶层；
S3
：将
S2
的产物使用步进式光刻机曝光处理，进而通过显像液制作出阻挡图形；
S4
：利用感应耦合等离子刻蚀机进行干法刻蚀，蚀刻至露出蓝宝石衬底，形成整齐排列的圆柱微图形，刻蚀完成后，通过清洗去除残留光刻胶层，得到复合图形化蓝宝石衬底；所述
LED
芯片的制备方法包括如下制备步骤：
S1
：在复合图形化蓝宝石衬底的基础上沉积一层氮化铝缓冲层；
S2
：在
MOCVD
设备中生长
N
型半导体外延层，所述
N
型半导体包括
N
型氮化镓层一和
N
型氮化镓层二；
S3
：在
N
型半导体外延层上继续生长由5‑
10
个周期
In
0.2
Ga
0.8
N/GaN
量子阱构成的有源区；
S4
：在量子阱构成的有源区上继续生长约
150nm
的
P
型半导体外延层，掺杂剂为
DCpMg
，此步骤完成外延层的所有制作；
S5
：在
S4
的基础上蒸镀一层导电透明的
ITO
薄膜，经由
Mesa
光刻
、
腐蚀
、
蚀刻，露出
N
型氮化镓层二的上表面，再采用
P/NPad
光刻
、
清洗
、
蒸镀
、lift
‑
off
工艺，制备出
P
型电极和
N
型电极，最后封装完成
LED
芯片的制作
。2.
根据权利要求1所述的一种复合图形化蓝宝石衬底及
LED
芯片的制备方法，其特征在于，所述复合图形化蓝宝石衬底制备中的
S1
中，二氧化硅层一的厚度为
10nm
‑
500nm
，所述
S1
中二氧化硅层一还可为
SiC、Si、ZnO、SiN、SiO
中的任意一种
。3.
根据权利要求1所述的一种复合图形化蓝宝石衬底及
LED
芯片的制备方法，其特征在于，所述复合图形化蓝宝石衬底制备中的
S2
中，正性光阻剂涂步后采用
110℃
的热板软烘
60s
，得到光刻胶层的厚度为
0.5
μ
m
‑1μ
m
，底宽
1.0
μ
m
‑
3.90
μ
m
，周期
2.0
μ
m
‑
4.0
μ
m。4.
根据权利要求1所述的一种复合图形化蓝宝石衬底及
LED<...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯想，刘熠新，钟梦洁，卢文瑞，林赛，蔡琦，肖钱枚，赖余萌，熊彩浩，
申请(专利权)人：福建中晶科技有限公司，
类型：发明
国别省市：