[发明专利]LED芯片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于芯片制作技术领域，涉及一种制作高亮度LED芯片的方法。

背景技术

为了提高LED照明的发光强度，就是要提高LED光电转换效率，LED的光电转换效率包括两部分：内量子效率和外量子效率，内量子效率是指电子空穴对在LED结区复合产生光子的效率；外量子效率指将LED结区产生的光子引出LED后的总效率，当前，商业化LED的内量子效率已经接近100％，但是外量子效率仅有3—30％，这主要是由于光的逃逸低造成的，因此，外量子效率成为高亮度LED芯片的主要技术瓶颈。引起光逃逸的因素有：晶格缺陷对光的吸收及衬底对光的吸收、光在出射过程中，在各个界面由于全反射造成的损失等等。目前，常用LED芯片在刻蚀后所有侧面为向外倾斜的外倒角状，如图1所示，由于GaN和空气的反射系数分别是2.5和1，因此在InGaN-GaN活性区产生的光能够传播出去的临界角约为23°，大于23°出射角的光就在InGaN-GaN活性区外的倒角形倾斜侧面上产生了全反射，反射回芯片，这大大限制了GaN基发光二极管的外量子效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种外量子效率高的LED芯片。

本发明进一步要解决的技术问题是提供一种工艺简单、成本低、适用于工业化生产的制作LED芯片的方法。

本发明采用以下技术方案来解决上述技术问题：一种LED芯片，ICP刻蚀后的芯片周围所有侧面向内倾斜，呈倒台形。

LED芯片的制备方法，包括以下步骤：

(1)、在蓝宝石衬底上生长GaN基LED结构外延片；

(2)、GaN外延片在氮气气氛中高温退火；

(3)、用溶剂将GaN外延片表面清洗干净；

(4)、在GaN外延片上光刻出图形；

(5)、在光刻后的GaN外延片上蒸镀Cr/Ni掩膜层；

(6)、用溶剂将光刻胶去除干净；

(7)、用ICP将外延片刻蚀到n-GaN层，并使刻蚀后的芯片周围所有侧面向内倾斜，呈倒台形，其中ICP刻蚀条件为ICP功率为1500W-2000W、RF功率为20W-50W、腔体压力为40-80mTorr、刻蚀气体流量比Cl₂：Cl₃＝3～6：1

ICP刻蚀条件优选为ICP功率为1500W-1800W、RF功率为40W-50W、腔体压力为60-80mTorr、刻蚀气体流量比Cl₂：Cl₃＝4～6：1。

本发明芯片刻蚀后的所有侧面为向内倾斜的倒台形，芯片的这种上大下小的倒台形给光子提供更多出射的机会，出射角度在临界角之外的光也可以通过芯片侧面的多次折射，最后进入临近角内，使器件获得更多的出光。

本发明采用了与常规ICP刻蚀不同的工艺条件，使刻蚀后的芯片侧面向内倾斜，形成倒台形，光线可以在向内倾斜的侧面多次折射，提高了光线的外量子效率。

附图说明

图1是现有技术LED芯片的电镜SEM图；

图2是本发明LED芯片的电镜SEM图。

具体实施方式

实施例1，如图2所示，刻蚀后的芯片侧面向内倾斜，呈倒台形，在侧面形成了内倒角。

LED芯片的制备方法：

(1)、蓝宝石衬底上运用MOCVD外延生长GaN基LED结构外延片；

(2)、利用高温退火炉将GaN外延片在N2气氛中760℃下退火40分钟，使其P型层得到激活；

(3)、用丙酮、乙醇、剥离液、10％盐酸、去离子水将GaN外延片表面清洗干净。

(4)、通过匀胶、烘烤、曝光、显影在GaN外延片上光刻出刻蚀芯片图形。

(5)、使用电子束蒸发台(台湾倍强公司E-600机台)在光刻好的GaN外延片上上蒸镀400nm的Cr/Ni掩膜层。

(6)、用丙酮、乙醇、剥离液、去离子水将光刻胶去除干净。

(7)、用ICP刻蚀GaN到n-GaN层，并使，刻蚀后的芯片侧面向内倾斜，呈倒台形，刻蚀条件：ICP功率为1500W、RF功率为40W、腔体压力为60mTorr、刻蚀工艺气体流量比为：Cl₂：Cl₃＝4：1。

其中剥离液的主要成分是乙醇氨，型号是SN—01型，生产厂家是江阴市江化微电子材料有限公司。

实施例2，LED芯片的制备方法：

(1)、蓝宝石衬底上运用MOCVD外延生长GaN基LED结构外延片；

(2)、利用高温退火炉将GaN外延片在N2气氛中760℃下退火40分钟，使其P型层得到激活；