[发明专利]基于GaN材料的RGBW四色LED芯片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种基于GaN材料的RGBW四色LED芯片及其制备方法。

背景技术

LED光源在照明领域受到越来越普遍地应用。通常LED光源通过LED发光芯片配合荧光粉发出各种颜色的光。现有技术中，单独的发光芯片只能发出单色的光，若需合成其他颜色的光就需要将不同颜色的发光芯片混合在一起，并填充大量的荧光粉，这样就存在可靠性差、封装难度大的问题。此外，光线入射到荧光粉胶层中会出现强烈的散射现象，使得荧光粉胶层对光线的吸收作用，导致大量光线被反射，即透射过荧光粉层的光线会显著减少。因此，如何设计出一种新型的LED芯片就变得极其重要。

发明内容

因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本发明提出了一种基于GaN材料的RGBW四色LED芯片的制备方法，包括：

选择蓝宝石作为衬底(11)；

在所述衬底(11)上生长蓝光材料，其中，所述蓝光材料包括GaN；

对所述蓝光材料进行选择性刻蚀以形成红光灯芯槽；

在所述红光灯芯槽中生长红光材料；

对所述蓝光材料进行选择性刻蚀以形成绿光灯芯槽；

在所述绿光灯芯槽中生长绿光材料；

刻蚀所述蓝光材料、所述红光材料及所述绿光材料以形成白光材料；

分别在所述蓝光材料、所述红光材料、所述绿光材料和所述白光材料上制备电极，以完成基于GaN材料的RGBW四色LED芯片的制备。

在本发明的一种实施方式中，在所述衬底(11)上生长蓝光材料，其中，所述蓝光材料包括GaN，包括：

在所述衬底(11)上生长第一GaN缓冲层(101)；

在所述第一GaN缓冲层(101)上生长第一GaN稳定层(102)；

在所述第一GaN稳定层(102)上生长第一n型GaN层(103)；

在所述第一n型GaN层(103)上生长第一InGaN/GaN多量子阱有源层(104)，所述第一InGaN/GaN多量子阱有源层(104)包括多个GaN势垒层(104a)和多个InGaN量子阱层(104b)，其中，所述GaN势垒层(104a)和所述InGaN量子阱层(104b)交替排布，并且，每个所述InGaN量子阱层(104b)厚度为1.5～3.5纳米，In的含量为10～20％；每个所述GaN势垒层(104a)厚度为5～10纳米；

在所述第一InGaN/GaN多量子阱有源层(104)上生长第一p型AlGaN阻挡层(105)；

在所述第一p型AlGaN阻挡层(105)上生长第一p型GaN层(106)，以完成所述蓝光材料的制备。

在本发明的一种实施方式中，对所述蓝光材料进行选择性刻蚀以形成红光灯芯槽，包括：

采用PECVD工艺在所述第一p型GaN层(106)上淀积厚度为300～800纳米的第一SiO₂层；

采用湿法刻蚀工艺在所述第一SiO₂层上特定位置处刻蚀至少一个第一矩形窗口；所述第一矩形窗口的长度或宽度均大于50微米且小于300微米；

在所述第一矩形窗口范围内沿着与所述衬底(11)垂直的方向采用干法刻蚀工艺持续刻蚀所述蓝光材料，直至刻蚀至所述衬底(11)的上表面处以形成第一凹槽；去除所述第一SiO₂层；

在所述第一p型GaN层(106)上表面、所述衬底(11)的上表面及所述第一凹槽的侧壁沉淀厚度为20～100纳米的第二SiO₂层；

采用干法刻蚀工艺刻蚀所述第一p型GaN层(106)上表面及所述衬底(11)的上表面的第二SiO₂层以在所述第一凹槽的侧壁形成第一SiO₂隔离壁(12)，所述第一SiO₂隔离壁(12)用于隔离所述蓝光材料与所述红光材料。

在本发明的一种实施方式中，在所述红光灯芯槽中生长红光材料，包括：

在所述红光灯芯槽中生长厚度为2000～3000纳米的第二GaN缓冲层(401)；

在所述第二GaN缓冲层(401)上生长厚度为1000～2000纳米、掺杂浓度为1×10¹⁷～1×10¹⁸cm^-3的n型GaAs缓冲层(402)；