[发明专利]一种氮化镓基发光二极管芯片及其制备方法

权利要求书

1.一种氮化镓基发光二极管芯片，其特征在于结构是：以氮化镓基发光二极管芯片业界常规生长好的LED外延结构的外延片为基片，该基片从下到上的构成分别为，蓝宝石衬底、GaN缓冲层、Si掺杂的n型GaN层、InGaN/GaN多量子阱有源区和Mg掺杂的p型GaN层，在上述基片的Mg掺杂的p型GaN层上，交替沉积1层～6层SiO₂/TiO₂的分布式布拉格反射结构层，每一SiO₂/TiO₂的分布式布拉格反射结构层的厚度满足d₁=λ0/4n₁,d₂=λ0/4n₂，其中d₁为SiO₂的厚度，n₁为SiO₂的折射率,d₂为TiO₂的厚度，n₂为TiO₂的折射率，λ为入射光中心波长，在上述SiO₂/TiO₂的分布式布拉格反射结构上再复合金属Al膜构成反射电流阻挡层，在该反射电流阻挡层上配以氮化镓基发光二极管芯片业界常规的ITO透明导电层。

2.根据权利要求1所说一种氮化镓基发光二极管芯片，所述所设计的中心波长λ₀取300nm～1100nm，当SiO₂膜材料折射率设为n₁=1.46和TiO₂膜材料的折射率设为n₂=2.4时，相应每一SiO₂/TiO₂的分布式布拉格反射结构层的厚度分别为，SiO₂的厚度d₁＝51nm～187.1nm和TiO₂的厚度d₂＝30.3nm～111.0nm。

3.根据权利要求1所说一种氮化镓基发光二极管芯片，所述所设计的中心波长λ₀取蓝光波段455nm，SiO₂膜材料的折射率设为n₁=1.46和TiO₂膜材料的折射率设为n₂=2.4时，相应每一SiO₂/TiO₂的分布式布拉格反射结构层的厚度分别为，SiO₂d＝77.4nm和TiO₂d＝45.9nm。

4.根据权利要求1所说一种氮化镓基发光二极管芯片，所述在SiO₂/TiO₂的分布式布拉格反射结构上再复合金属Al膜构成反射电流阻挡层，采用1.5对SiO₂/TiO₂分布式布拉格反射结构再复合一层金属Al膜构成反射电流阻挡层结构。

5.权利要求1所说一种氮化镓基发光二极管芯片的制备方法，步骤如下：

第一步，基片构成和处理

在2寸蓝宝石衬底上用MOCVD生长好LED外延结构的外延片为基片，该基片从下到上的构成分别为，蓝宝石衬底、GaN缓冲层、Si掺杂的n-GaN层、InGaN/GaN多量子阱有源区和Mg掺杂的p型GaN层，将上述基片在700℃N₂氛围的快速退火炉中进行热处理工艺60s，以激活p型GaN层中的Mg，将此处理得到的基片依次在丙酮和异丙醇中浸泡后用去离子水冲水，至去除表面有机污染物，再将其放入HCl溶液中浸泡后用去离子水冲水，最后烘干，至将表面附着的金属离子去除干净；

第二步，第一次光刻掩膜版的制备、第一次曝光显影和等离子刻蚀

将第一步处理得到的基片涂覆正胶形成掩膜版，再将该掩膜版进行第一次光刻，即曝光后显影，进行去胶工艺，使反射电流阻挡层区域的胶被去掉，其余未曝光部分的胶被保留下来，形成要刻的图形，同时采用反应离子刻蚀与感应耦合等离子刻蚀方法进行等离子刻蚀，以形成要生长反射电流阻挡层的窗口；

第三步，淀积多层薄膜结构

在第二步制得的第一次光刻掩膜版制品上，采用电子束蒸发淀积SiO₂/TiO₂并复合Al膜的多层薄膜结构，所得到的该SiO₂/TiO₂+Al多层薄膜的结构具体为，在Mg掺杂的p型GaN层之上，依次为77.4nm厚的SiO₂、45.9nm厚的TiO₂、77.4nm厚的SiO₂和100nm厚的Al；

第四步，第二次光刻掩膜版的制备和第二次曝光显影

将第三步得到的制品涂覆负胶，并覆盖成掩膜板，反射电流阻挡层区域为掩膜板中的曝光区，该曝光区经曝光后显影，其中反射电流阻挡层区域上面覆盖的胶被保留下来，其余部分的胶经显影被去掉，从而反射电流阻挡层区域之外的SiO₂/TiO₂+Al多层薄膜形成了要腐蚀的图形；再用HF酸对反射电流阻挡层区域之外的SiO₂/TiO₂+Al多层薄膜进行湿法腐蚀去除，反射电流阻挡层区域的SiO₂/TiO₂+Al多层薄膜因有胶存在而得到保留，经过对反射电流阻挡层区域的SiO₂/TiO₂+Al多层薄膜上的胶剥离和去除，从而得到了具有SiO₂/TiO₂+Al反射电流阻挡层的外延片，由此完成氮化镓基发光二极管芯片的关键部件反射电流阻挡层的制备；

第五步，氮化镓基发光二极管芯片产品的制备

对第四步得到的制品，进行在反射电流阻挡层上配以氮化镓基发光二极管芯片业界常规的ITO透明导电层、刻蚀台面、制备金属电极、淀积SiO₂保护层和研磨工艺，最终制得具有以氮化镓基发光二极管芯片业界常规生长好的LED外延结构的外延片为基片，该基片从下到上的构成分别为，蓝宝石衬底、GaN缓冲层、Si掺杂的n型GaN层、10周期的InGaN/GaN多量子阱有源区和Mg掺杂的p型GaN层，在上述基片的p型GaN层上，交替沉积1层～6层SiO₂/TiO₂的分布式布拉格反射结构层，每一SiO₂/TiO₂的分布式布拉格反射结构层的厚度满足d₁=λ0/4n₁,d₂=λ0/4n₂，其中d₁为SiO₂的厚度，n₁为SiO₂的折射率,d₂为TiO₂的厚度，n₂为TiO₂的折射率，λ为入射光中心波长，在上述SiO₂/TiO₂的分布式布拉格反射结构上再复合金属Al膜构成反射电流阻挡层，在该反射电流阻挡层上配以氮化镓基发光二极管芯片业界常规的ITO透明导电层的结构的一种氮化镓基发光二极管芯片产品。