一种提升led芯片亮度的方法
【专利摘要】本发明提供了一种提升LED芯片亮度的方法，包括：制备LED外延层，在外延层上依次蒸镀ITO透明导电层和沉积TiO2钝化膜；在N型半导体层上形成台阶，蚀刻去除下台阶部上的发光层、P型半导体层、ITO透明导电层和TiO2钝化膜；再腐蚀去掉上台阶部上的TiO2钝化膜；最后在ITO透明导电层和下台阶部的LED的上表面形成一层SiO2保护层，通过光刻和蚀刻在ITO透明导电层上方形成凹槽P和凹槽N，并形成相应的电极。本发明使得ITO透明导电层在光刻、刻蚀以及光刻后去胶过程中受到了TiO2钝化膜的保护，避免了ITO透明导电层受损伤和污染，提高了ITO透明导电层的质量，使LED芯片亮度提升的同时电压有所降低。
【专利说明】
一种提升LED芯片亮度的方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及LED芯片制造领域，特别地，涉及一种提升LED芯片亮度的方法。
【背景技术】
[0002] 在LED芯片制造过程中，由于P-GaN层与P型欧姆金属电极接触会引起较高的接触 电阻和低透过率，造成了 LED芯片的驱动电压增大，较高的驱动电压会使得LED芯片在使用 过程中产生被大量的热量，不仅造成能量的损失，而且影响LED芯片的可靠性，从而影响了 LED芯片的整体性能。在实际应用中，由于IT0(Indium Tin Oxide氧化铟锡)薄膜由于其优 异的光电性能(高透过率和低电阻），且与GaN层的粘附性好，因此，ITO薄膜被通常广泛的用 于作为GaN基芯片的电极材料。
[0003] 中国专利申请CN201310703714.4公开了一种LED芯片制作方法，该方法包括以下 步骤:S1、提供一衬底，依次在衬底上制作N型半导体层、发光层和P型半导体层，形成LED晶 圆；S2、在LED晶圆上沉积ITO透明导电层；S3、使用光刻胶对ITO透明导电层进行MESA光刻， 在光刻胶层上形成MESA图层；S4、以MESA图层为掩模对ITO透明导电层进行ITO刻蚀;S5、以 MESA图层为掩模对LED晶圆进行ICP刻蚀，形成N型半导体台面;S6、去除MESA光刻后的光刻 胶，露出下方的ITO透明导电层;S7、在ITO透明导电层和N型半导体台面上沉积钝化层;S8、 使用光刻胶对钝化层进行PAD光刻，在光刻胶层上形成PAD图层;S9、对PAD图层进行钝化层 刻蚀，去除PAD图层区域的钝化层;S10、在刻蚀掉的钝化层上制作P电极和N电极;S11、去除 PAD光刻后的光刻胶。上述制作过程中，ITO膜层会多次受到正性光刻胶、显影液以及去胶液 的影响，其中显影液和去胶液会浸蚀ITO膜层，去胶后会有极少量的光刻胶残留在ITO薄膜 上，且制作过程中还会有其它杂质残留在ITO薄膜上。这些残留的光刻胶以及其他杂质不良 的影响降低了 ITO膜层的质量，影响了出光效率，降低了芯片亮度;而且ITO膜层表面的残留 杂质会影响ITO与金属电极的接触，导致芯片电压升高。
【发明内容】
[0004] 本发明目的在于提供一种提升LED芯片亮度的方法，以来解决现有芯片制程中ITO 透明导电层易被损伤和污染的问题，有效提升LED芯片的亮度，同时降低芯片电压。
[0005] 为实现上述目的，本发明提供了一种提升LED芯片亮度的方法，包括如下步骤：
[0006] 步骤A、在衬底上先后形成包含N型半导体层、发光层及P型半导体层的外延层和 ITO透明导电层；
[0007] 步骤B、在ITO透明导电层上沉积一层T i02钝化膜；
[0008] 步骤C、通过光刻和刻蚀形成N型半导体层上的台阶;使得上台阶部上的发光层、P 型半导体层、ITO透明导电层和TiO2钝化膜均保留，而下台阶部上的发光层、P型半导体层、 ITO透明导电层和TiO2钝化膜均被蚀刻去除；
[0009 ]步骤D、使用BOE溶液腐蚀去掉上台阶部上的Ti 〇2钝化膜，露出下方的ITO透明导电 层；
[0010] 步骤E、在包括ITO透明导电层和N型半导体层的下台阶部的LED整个上表面整面形 成一层SiO 2保护层；
[0011] 步骤F、通过光刻和蚀刻在ITO透明导电层上方形成用于设置P电极的凹槽P，且通 过光刻和蚀刻在所述下台阶部上方形成用于设置N电极的凹槽N;其中，使用BOE溶液蚀刻 SiO2保护层形成凹槽P和凹槽N;
[0012] 步骤G、在所述凹槽P处制作P电极和在所述凹槽N处制作N电极。
[0013]在本发明中，步骤A中在形成ITO透明导电层之前还包括如下步骤：
[0014] 步骤a、在LED外延层上整面沉积电流阻挡层；
[0015]步骤b、利用光刻和蚀刻去掉部分电流阻挡层，保留所需图案的电流阻挡层结构。 [0016]在本发明中，所述步骤B中采用电子枪蒸镀机蒸镀方法生长TiO2钝化膜，蒸镀温度 为 100°C ~200°C，腔体压力 1.0EX10-6~1.0EX10-7Torr,氧气流量2sccm ~15sccm。
[0017]在本发明中，所述TiO2钝化膜的厚度为100~1500埃。
[0018]在本发明中，所述步骤C中在超声下使用BOE溶液对Ti02钝化膜蚀刻的时间为15~ 200秒。
[0019]在本发明中，所述步骤D中使用BOE溶液对1^02钝化膜进行蚀刻的时间为15~200 秒。
[0020] 相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：
[0021] 本发明在LED外延层上完成沉积ITO透明导电层之后接着在ITO表面沉积一层TiO2 钝化膜，并在ICP蚀刻去胶后再用BOE溶液将TiO2钝化膜去除，使得ITO透明导电层在光刻、 刻蚀以及光刻后去胶过程中受到了 TiO2钝化膜的保护，避免了 ITO透明导电层受损伤和污 染，提高了 ITO透明导电层的质量，使LED芯片亮度提升的同时电压有所降低。
[0022] 除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。 下面将参照实施例，对本发明作进一步详细的说明。
【附图说明】
[0023] 构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实 施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0024] 图1是本发明提升LED芯片亮度的方法中步骤C之后以及步骤D(腐蚀去掉上台阶部 上的TiO2钝化膜)之前的LED芯片结构示意图；
[0025] 图2是本发明方法最终制备得到的LED芯片结构示意图；
[0026] 其中，1、衬底，2、N型半导体层，21、上台阶部，22、下台阶部，3、发光层、4、P型半导 体层，5、ITO透明导电层，6、Ti0 2钝化膜，7、SiO2保护层，8、N电极，9、P电极，10、电流阻挡层。
【具体实施方式】
[0027] 以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限 定和覆盖的多种不同方式实施。
[0028]本发明提供了一种提升LED芯片亮度的方法，包括如下步骤：
[0029]步骤A、在衬1上先后形成包含N型半导体层2、发光层23及P型半导体层4的外延层 和ITO透明导电层5;具体地，可采用金属有机化学气相沉积、分子束外延或氢化物气相外延 技术生长发光外延层，本发明中优选的采用金属有机化学气相沉积技术生长外延层。
[0030] 步骤B、在ITO透明导电层上沉积一层TiO2钝化膜6;本发明中优选的采用电子枪蒸 镀机蒸镀方法生长TiO 2钝化膜，具体地，蒸镀温度为100°C~200°C，腔体压力1.0 E X HT6~ I .OEX 10-7,氧气流量2sccm~15sccm。
[0031] 步骤C、通过光刻和刻蚀形成N型半导体层2上的台阶;使得上台阶部21上的发光层 3、P型半导体层4、IT0透明导电层5和TiO 2钝化膜6均保留，而下台阶部22上的发光层3、P型 半导体层4、IT0透明导电层5和TiO2钝化膜6均被蚀刻去除；具体的包括:使用光刻胶对TiO 2 钝化膜进行ITO光刻，在光刻胶层上形成ITO图层；以ITO图层为掩模用BOE溶液对TiO2钝化 膜进行腐蚀；以ITO图层为掩模对ITO透明导电层进行ITO刻蚀，后去除ITO光刻后的光刻胶； 在P型半导体层上使用光刻胶进行MESA光刻，在光刻胶层上形成MESA图层，以MESA图层为掩 模利用ICP刻蚀自上至下依次刻蚀P型半导体层4、发光层3以及N型半导体层2,使N型半导体 层2形成具有上台阶部21及下台阶部22的台阶状结构，露出N型半导体层;后去除MESA光刻 后的光刻胶;在该步骤中，在超声下使用BOE溶液对TiO 2钝化膜蚀刻的时间为15~200秒。 [0032]步骤D、使用BOE溶液对上台阶部21上的T i O2钝化膜6蚀刻15~200秒，露出下方的 ITO透明导电层5;
[0033] 步骤E、在包括ITO透明导电层5和N型半导体层的下台阶部21的LED整个上表面整 面形成一层SiO2保护层7;
[0034] 步骤F、通过光刻和蚀刻在ITO透明导电层上方形成用于设置P电极9的凹槽P，且通 过光刻和蚀刻在所述下台阶部上方形成用于设置N电极8的凹槽N;其中，使用BOE溶液蚀刻 SiO2保护层形成凹槽P和凹槽N;具体地，使用光刻胶对SiO2保护层进行PAD光刻，在光刻胶层 上形成PAD图层;对PAD图层进行刻蚀，用BOE溶液对PAD图层区域的SiO 2保护层进行腐蚀，去 除PAD图层区域的SiO2,以形成用于设置P电极9的凹槽P和用于设置N电极8的凹槽N。
[0035] 步骤G、在所述凹槽P处制作P电极9和在所述凹槽N处制作N电极8。
[0036]在一种具体的实施方式中，步骤A中在形成ITO透明导电层之前还包括如下步骤： [0037] 步骤a、在LED外延层上整面沉积电流阻挡层10;
[0038]步骤b、利用光刻和蚀刻去掉部分电流阻挡层，保留所需图案的电流阻挡层结构。 [0039]在一种具体的实施方式中，步骤B中采用电子枪蒸镀机蒸镀方法生长TiO2钝化膜， 蒸镀温度为100 °C~200 °C，腔体压力I .OEX 10-6~1.0 E X 10-7Torr,氧气流量2sccm~ 15sccm〇
[0040] 在一种具体的实施方式中，，所述TiO2钝化膜的厚度为100~1500埃。
[0041] 本发明的一种提升LED芯片亮度的方法中，蒸镀ITO透明导电层之前的操作步骤及 去除TiO2钝化膜之后的步骤均与现有工艺步骤相同，在此就不再一一赘述。
[0042] 在本发明中选取四片同炉同圈的外延片（外延片同炉同圈是为了确保外延片光电 参数的一致性，保证本实验结论的准确性。四片外延片有两片采用现有工艺制作，即不涉及 设置和去除TiO 2钝化膜，另外两片采用本发明的工艺)制备成芯片，外观检验表明实验芯片 外观正常，并点测电性参数如表1:
[0043] 表 1
[0045] 由上述表1中的数据可知:本发明方法制得的LED芯片结构，由于在ITO透明导电层 的表面上沉积一层TiO2钝化膜而后去除该TiO 2钝化膜，TiO2钝化膜使得在ITO透明导电层在 芯片的制作过程中不被腐蚀和污损，提高ITO透明导电层的质量。采用本发明方法制得的芯 片与现有方法制得的芯片相比电压VFl降低了0.032V，亮度LOPl提高了l.Omw，亮度提高比 例为0.5 %，实现提升LED亮度，降低电压的目的。
[0046] 在本发明中，分别选取全测数据平均值附近的采用现有方法制得的样品和采用本 发明方法制得的样品进行封装，蓝光封装数据表2:
[0047] 表 2
[0050]由上述数据可知:采用本发明方法制备的LED芯片封装的LED与采用现有方法制备 的LED芯片封装的LED相比电压降低了0.030V，光功率提高了 l.lmw，提高比例为0.45%，发 光效率提高了 0.73 %。
[0051]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种提升LED芯片亮度的方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤A、在衬底（1)上先后形成包含N型半导体层(2)、发光层(3)及P型半导体层(4)的外 延层和ITO透明导电层(5); 步骤B、在ITO透明导电层上沉积一层Ti02钝化膜(6); 步骤C、通过光刻和刻蚀形成N型半导体层(2)上的台阶;使得上台阶部（21)上的发光层 (3)、P型半导体层(4)、IT0透明导电层(5)和Ti02钝化膜(6)均保留，而下台阶部(22)上的发 光层(3)、P型半导体层(4)、IT0透明导电层(5)和Ti0 2钝化膜(6)均被蚀刻去除； 步骤D、使用BOE溶液腐蚀去掉上台阶部上的T i 02钝化膜(6)，露出下方的I TO透明导电层 (5)； 步骤E、在包括IT0透明导电层（5)和N型半导体层的下台阶部（22)的LED整个上表面整 面形成一层Si02保护层(7); 步骤F、通过光刻和蚀刻在IT0透明导电层上方形成用于设置P电极(9)的凹槽P，且通过 光刻和蚀刻在所述下台阶部上方形成用于设置N电极(8)的凹槽N;其中，使用B0E溶液蚀刻 Si02保护层(7)形成凹槽P和凹槽N; 步骤G、在所述凹槽P处制作P电极(9)和在所述凹槽N处制作N电极(8)。2. 根据权利要求1所述的提升LED芯片亮度的方法，其特征在于，步骤A中在形成IT0透 明导电层(5)之前还包括如下步骤： 步骤a、在LED外延层上整面沉积电流阻挡层（10); 步骤b、利用光刻和蚀刻去掉部分电流阻挡层，保留所需图案的电流阻挡层结构。3. 根据权利要求1所述的提升LED芯片亮度的方法，其特征在于，所述步骤B中采用电子 枪蒸镀机蒸镀方法生长1102钝化膜，蒸镀温度为100°C~200°C，腔体压力1.0E X 10-6~1.0E X 10-7Torr，氧气流量 2sccm ~15sccm。4. 根据权利要求3所述的提升LED芯片亮度的方法，其特征在于，所述Ti02钝化膜(6)的 厚度为100~1500埃。5. 根据权利要求1所述的提升LED芯片亮度的方法，其特征在于，所述步骤C中在超声下 使用B0E溶液对Ti02钝化膜蚀刻的时间为15~200秒。6. 根据权利要求1所述的提升LED芯片亮度的方法，其特征在于，所述步骤D中，使用B0E 溶液对T i02钝化膜进行蚀刻的时间为15~200秒。
【文档编号】H01L33/44GK106058003SQ201610596423
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月26日 公开号201610596423.3, CN 106058003 A, CN 106058003A, CN 201610596423, CN-A-106058003, CN106058003 A, CN106058003A, CN201610596423, CN201610596423.3
【发明人】胡弃疾, 张雪亮, 汪延明
【申请人】湘能华磊光电股份有限公司