Led芯片及其制备方法

专利名称：：Led芯片及其制备方法
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。3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=36:1ICP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=46:U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。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。具体实施例方式实施例l，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。C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76(TC下退火40分钟，使其P型层得到激活；(3)、用丙酮、乙醇、剥离液、20%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350nm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千净。(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1800W、RF功率为50W、腔体压力为80mTorr、刻蚀工艺气体流量比为Cl2:Cl3=3:1。实施例3，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76(TC下退火40分钟，使其P型层得到激活；(3)、用丙酮、乙醇、剥离液、30%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)、使用电子束蒸发台在光刻好的GaN外延片上上蒸镀450nm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2000W、RF功率为20W、腔体压力为40mTorr、刻蚀工艺气体流量比为Cl2:Cl3=6:10本发明亮度与标准芯片亮度对比结果取10片外延片作成标准芯片，IO片作成本发明倒台形芯片，芯片的管芯尺寸为l"llmil(mil位英制长度单位)，正向通20mA电流，波长为458nm，测试结果中，标准芯片与本发明倒台形芯片的电压都在3.2-3.3v，漏电:0.01-0.02um，相差不大，而亮度差异很大，亮度变化对比如下表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>从上表看，本发明芯片亮度相比标准芯片有2026%的提升。权利要求1、一种LED芯片，其特征在于，ICP刻蚀后的芯片周围所有侧面向内倾斜，呈倒台形。2、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；其特征在于，接着用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=36:1,3、如权利要求2所述的LED芯片的制备方法，其特征在于，ICP刻蚀条件为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=46:1,全文摘要本发明公开一种LED芯片及其制备方法，ICP刻蚀后的芯片周围一圈侧面向内倾斜，呈倒台形。LED芯片的制备方法包括以下步骤在蓝宝石衬底上生长GaN基LED结构外延片；GaN外延片在N₂气氛高温退火；用溶剂将GaN外延片表面清洗干净；在GaN外延片上光刻出图形；在光刻后的GaN外延片上蒸镀Cr/Ni掩膜层；用溶剂将光刻胶去除干净；接着用ICP将外延片刻蚀到n-GaN层，并使刻蚀后的芯片侧面向内倾斜呈内倒台形，其中ICP刻蚀条件为ICP功率为1500W-2000W、RF功率为20W-40W、腔体压力为40-80mTorr、刻蚀气体流量比Cl₂∶Cl₃＝3～6∶1。文档编号H01L33/00GK101471406SQ20071018613公开日2009年7月1日申请日期2007年12月27日优先权日2007年12月27日发明者谢雪峰申请人:深圳市方大国科光电技术有限公司