[发明专利]一种氮化镓基小芯片LED阵列结构及制备方法

说明书

技术领域

本发明用于光电子器件制造技术领域，具体涉及到GaN基发光二极管(LED)中P、N-GaN的电极体系设计及制备方法，以及硅支撑体的电极引线设计及制备方法。

背景技术

以InGaN/GaNMQW蓝光芯片激发黄光荧光粉(YAG:Ce3+)是最常用的制备白光LED的方法，白光LED具有节能、环保、冷光源、显色指数高、响应速度快、体积小和工作寿命长等突出优点。随着InGaN/GaN MQW蓝光材料的研究深入和功率型白光LED器件制备性能的稳步提高，LED广泛应用于电子产品的背光源、交通灯、显示标志、景观照明走向白光照明等领域，并且半导体固体照明光源作为新一代照明革命的绿色固体光源显示出巨大的应用潜力。

为适应白光LED在不同领域的应用，将多个尺寸为300μm×300μm的GaN基发光二极管倒装在同一个硅支撑体上，其数量可根据具体的亮度、电压要求加以确定，形成了LED芯片阵列，具有高光效，低热阻的特性。

发明内容

本发明目的在于，提供氮化镓基小芯片LED阵列结构及制备方法，其可提高LED的光效，降低了热组，能够满足各种电压、亮度要求，适应各种领域的使用要求。

本发明的技术方案如下：

本发明一种氮化镓基小芯片LED阵列结构，其特征在于，包括：

一蓝宝石衬底；

一N-GaN层，该N-GaN层制作在蓝宝石衬底上，该N-GaN层上面的一侧形成有一台阶；

一有源层，该有源层制作在N-GaN层上的最上面；

一P-GaN层，该P-GaN层制作在有源层上；

一Ru/Ni层，该Ru/Ni层制作在P-GaN层的中间部位；

一Ag/Pt/Au层，该Ag/Pt/Au层制作在Ru/Ni层上；

一N-GaN金属电极，该N-GaN金属电极制作在N-GaN层一侧形成的台阶上；

一SiO₂钝化层，该SiO₂钝化层制作在P-GaN层上面暴露的部分，及P-GaN层、有源层的侧面和N-GaN层一侧的台阶部分的表面，以上结构形成基片；以及

一硅层，在硅层上面的两侧制作有Ni/Ag层，形成硅支撑体；

该基片倒置与上述硅支撑体压焊，形成氮化镓基小芯片LED阵列结构。

其中所述的Ni/Ag电极层的反射率为93％。

其中Ru/Ni层为半透明的欧姆接触层，可以与P-GaN层形成良好的欧姆接触，Ru/Ni层的厚度比为1∶1。

其中Ru/Ni层和Ag/Pt/Au层形成P-GaN电极金属体系，该电极金属体系的反射率74％，其中Pt能够阻止Au的内扩散。

其中所述的N-GaN金属电极为Cr/Ag/Au电极金属体系。

其中Cr/Ag/Au电极金属体系的反射率为62％。

本发明一种氮化镓基小芯片LED阵列结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：在蓝宝石衬底上依序制作生长N-GaN层、有源层和P-GaN层；

步骤2：在P-GaN层上，采用PECVD的方法沉积一层SiO₂掩蔽层；

步骤3：用光刻和湿法腐蚀掉部分SiO₂掩蔽层，形成N-GaN电极区域；

步骤4：采用ICP干法刻蚀的方法，在N-GaN电极区域处刻蚀掉P-GaN层、有源层和部分N-GaN层，构成一N-GaN电极区域，形成P台面；

步骤5：清洗，用湿法去除剩余SiO₂掩蔽层；

步骤6：在基片的表面采用PECVD法沉积一层SiO₂钝化层，该SiO₂钝化层具有高的致密性和绝缘性，能够阻止在暴露的有源区断面形成漏电通道；

步骤7：在基片上表面用光刻和湿法腐蚀出一P-GaN电极区域；

步骤8：在P-GaN电极区域上用电子束分步蒸发Ru/Ni层，进行合金化处理；

步骤9：在Ru/Ni层上采用电子束分步蒸发Ag/Pt/Au层；

步骤10：在N-GaN电极区域的上面，用光刻和湿法腐蚀出N-GaN电极区域，并在其上用电子束分步蒸发Cr/Ag/Au，即N-GaN金属电极；

步骤11：在温度为450℃真空中进行合金化处理3min，完成基片结构的制作；