[发明专利]一种紫外发光二极管芯片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体照明技术领域，尤其涉及一种具有金属线网格透明导电电极紫外发光二极管芯片及其制备方法。

背景技术

紫外LED在照明、杀菌、医疗、印刷、生化检测、高密度的信息储存和保密通讯等领域具有重大应用价值。对于紫外LED器件而言，过去十几年，国内外学术界和产业界的研究人员投入了大量精力研究提高紫外LED芯片内量子效率的方法，采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法在蓝宝石衬底上生长紫外LED外延层，通过调整外延生长工艺提高外延材料的晶体质量，减小外延材料的位错密度，以及通过调整外延结构参数，如量子阱宽度、势垒层厚度、阱数和阱层组分等结构参数对AlGaN/GaN多量子阱结构光电性能的研究已经被深入的研究，紫外LED芯片的内量子效率得到了显著的提高。由于现有广泛应用于蓝光LED芯片的ITO透明导电电极对紫外光尤其深紫外光的透光率很低(<10％)，因此，至今仍然没有合适的透明导电材料应用于紫外LED芯片，导致紫外LED芯片的发光效率很低。为此，本发明专利提出利用纳米压印技术制造一种金属线网格透明导电电极，并将其应用于紫外LED芯片，可以有效提高紫外LED芯片的出光效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种紫外发光二极管芯片及其制备方法，旨在解决紫外LED芯片的出光效率低的问题。

本发明是这样实现的，一种紫外发光二极管芯片的制备方法，所述紫外发光二极管芯片的制备方法包括以下步骤：

步骤一、准备蓝宝石衬底，在蓝宝石衬底表面上依次叠加生长氮化铝缓冲层、n型氮化镓铝层、多量子阱有源层、p型氮化镓铝层；所述氮化铝缓冲层、n型氮化镓铝层、多量子阱有源层、p型氮化镓铝层为芯片的外延层；

步骤二、清洗紫外LED外延片；

步骤三、采用柔性纳米压印技术在紫外LED晶圆片上制作金属线网格透明导电电极；

步骤四、在金属线网格透明导电电极上面蒸镀铝反射层；

步骤五、通过刻蚀技术对p型氮化镓铝层、MQW和n型氮化镓铝层外延层进行蚀刻，直至暴露出n型氮化镓铝层，在紫外LED外延层内形成周期性的盲孔结构；

步骤六、通过等离子体增强化学气相沉积方法在盲孔中淀积SiO₂绝缘层；然后再通过光刻和BOE湿法腐蚀去除盲孔底部的SiO₂绝缘层，只保留盲孔侧壁的SiO₂绝缘层；

步骤七、通过光刻和BOE湿法腐蚀去除部分第一绝缘层，形成与所述p型氮化镓铝层表面相连的p型接触孔和与所述n型氮化镓 铝层表面相连的n型接触孔；

步骤八、采用化学气相沉积方法在所述绝缘层表面上沉积p型电极和n型电极，p型电极填充p型接触孔并与铝反射层电联接，n型电极填充n型电极孔、n型接触孔并与n型氮化镓铝层电联接；

步骤九、在所述p型电极、n型电极和部分第一绝缘层上沉积第二绝缘层，第二绝缘层填充p型电极和n型电极之间的空隙使得二者充分隔离；

步骤十、在所述第二绝缘层上形成与所述p型电极相连的p型接触孔和与所述n型电极相连的n型接触孔；

步骤十一、在所述第二绝缘层上形成对称且互相隔离的p型焊盘和n型焊盘，p型焊盘填充p型接触孔并与p型电极电联接，n型焊盘填充n型电极孔、n型接触孔并与n型电极电联接。

进一步，通过调整纳米压印模板的占空比和厚度对所述金属线网格占空比和厚度进行调控，通过控制影子蒸镀工艺中铬Cr金属的厚度对所述金属线网格的线宽进行调控，具体步骤如下：

在硅衬底上旋涂一层光刻胶，然后采用具有周期为700nm、占空比为50％的光栅结构的硬质硅压印模板对其进行压印；脱模，在光刻胶上形成周期性的沟槽；采用影子蒸镀技术在被压印的光刻胶的侧边淀积铬Cr金属；残留层刻蚀及铬Cr掩膜沉积；光刻胶剥离；反应离子刻蚀(RIE)硅衬底；湿法腐蚀去除铬Cr。

进一步，所述采用柔性纳米压印技术制作金属线网格透明导电电极，其中软质柔性压印模板使用PET/PUA柔性压印模板，具体加工 步骤如下：准备PET/PUA衬底；硬质硅压印模板压印PUA，在PUA上形成周期性光栅结构；紫外光照射使PUA固化；脱模，硬质硅压印模板上的光栅结构图形转移到PET/PUA柔性压印模板。