專利名稱：：高亮度正裝led芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于半導(dǎo)體照明
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種制作LED芯片的方法。
背景技術(shù)：
：LED芯片的出光效率在于外量子效率和內(nèi)量子效率，其中外量子效率大小等于內(nèi)量子效率與光的逃逸率之積，當(dāng)前，商業(yè)化LED的內(nèi)量子效率已經(jīng)接近100%，但是外量子效率僅有3—30%，這主要是由于光的逃逸低造成的，因此，外量子效率成為高亮度LED芯片的主要技術(shù)瓶頸。引起光逃逸的因素有晶格缺陷對(duì)光的吸收、襯底對(duì)光的吸收、光出射過程中各個(gè)界面由于全反射造成的損失等等。對(duì)于后者，是因?yàn)镚aN和空氣的反射系數(shù)分別是2.5和1，因此在InGaN-GaN活性區(qū)產(chǎn)生的光能夠傳播出去的臨界角約為23°，大于23。出射角的光就產(chǎn)生全了反射，反射回來，這大大限制了GaN基發(fā)光二極管的外量子效率。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種工藝簡(jiǎn)單、成本低、適用于工業(yè)化生產(chǎn)、可提高外量子效率的高亮度正裝LED芯片的制作方法。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題一種高亮度正裝LED芯片的制作方法，包括以下步驟(1)、在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)外延片；(2)、在外延片上沉積Si02薄膜；(3)、以Si02薄膜作掩膜，利用光刻技術(shù)光刻出芯片的N區(qū)圖形；(4)、用腐蝕溶液清洗未受光刻膠保護(hù)的Si02;(5)、用剝離液清洗去除光刻膠；(6)、用ICP刻蝕N面臺(tái)階和芯片尺寸的劃道，露出n-GaN臺(tái)面；(7)、ICP干法刻蝕粗化n-GaN表面，粗化后，n-GaN表面的粗化度為300—500nm;(8)、在外延片表面蒸鍍沉積銦錫氧化物薄膜；(9)、蒸鍍以Cr/Ni/Au為金屬組合的P-N電極。所述ICP干法刻蝕粗化n-GaN表面步驟具體為利用ICP刻蝕機(jī)對(duì)n-GaN表面進(jìn)行刻蝕，其中刻蝕條件為RF射頻電源頻率為13.56MHz;RF射頻功率為150-300W;ICP輔助射頻電源頻率為13.56MHz;ICP輔助射頻電源功率為500-1500W;腔體壓力為2-10mTorr;氯氣流量為5-30sccm;氬氣流量為5-20sccm;工藝時(shí)間為5-15min。ICP干法刻蝕粗化n-GaN表面步驟優(yōu)選為利用ICP刻蝕機(jī)對(duì)n-GaN表面進(jìn)行刻蝕，其中刻蝕條件為RF射頻電源頻率為13.56MHz;RF射頻功率為150-250W;ICP輔助射頻電源頻率為13.56MHz;ICP輔助射頻電源功率為500-1200W;腔體壓力為2-7mTorr;氯氣流量為5-20sccm;氬氣流量為5-15sccm;工藝時(shí)間為5-10min。本發(fā)明ICP干法刻蝕技術(shù)對(duì)n-GaN表面進(jìn)行粗化，由于采用特殊的刻蝕工藝條件，粗化后，n-GaN表面粗化度為300500nm，在n-GaN表面形成很多金字塔形的微觀結(jié)構(gòu)，光線可在金字塔結(jié)構(gòu)中經(jīng)過多次反射后出光，通過增加光從n-GaN折射到空氣中的機(jī)率，從而提高LED器件的外量子效率。本發(fā)明的粗化n-GaN的方法可用在正裝LED芯片的制備工藝中，其工藝簡(jiǎn)單、成本低、適用于工業(yè)化生產(chǎn)。圖1是本發(fā)明實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施例方式實(shí)施例1，如圖1所示為正裝高亮度LED芯片，從下向上依次包括藍(lán)寶石襯底1、GaN緩沖層2、n型GaN層3、InGaN/GaN多量子阱(MQws)有源層4、P型GaN層5、p型歐姆接觸透明電極6、P型歐姆接觸金屬電極7、n型歐姆接觸金屬電極8。上述正裝高亮度正裝LED芯片的制作方法，包括以下步驟(1)在藍(lán)寶石襯底上，運(yùn)用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積機(jī)(MOCVD)外延生長(zhǎng)GaN基的LED結(jié)構(gòu)外延片；(2)用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積機(jī)(PECVD)在外延片上沉積Si02薄膜；(3)用Si02薄膜作為掩膜，利用ICP干法刻蝕技術(shù)在外延片上光刻出芯片的N區(qū)圖形；(4)用腐蝕溶液(40%N4HF:40%HF:1120體積比為3:1:1)清洗未受光刻膠保護(hù)的Si02;(5)用剝離液清洗光刻膠；(6)用ICP刻蝕N面臺(tái)階和芯片尺寸的劃道，露出N-GaN臺(tái)面；(7)利用ICP刻蝕機(jī)對(duì)n-GaN表面進(jìn)行刻蝕，其中刻蝕條件為RF射頻電源頻率為13.56MHz;RF射頻功率為300W;ICP輔助射頻電源頻率為13.56MHz;ICP輔助射頻電源功率為500W;腔體壓力為2mTorr;氯氣流量為5sccm;氬氣流量為20sccm;工藝時(shí)間為10min。(8)用電子束蒸發(fā)設(shè)備在外延表面沉積厚度為300nm的銦錫氧化物(ITO)薄膜；(9)蒸鍍以Cr/Ni/Au為金屬組合的P-N電極。其中剝離液的主要成分是乙醇氨，型號(hào)是SN—01型，剝離液生產(chǎn)廠家是江陰市江化微電子材料有限公司。實(shí)施例2，正裝高亮度正裝LED芯片的制作方法，包括以下步驟(1)在藍(lán)寶石襯底上，運(yùn)用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積機(jī)(MOCVD)外延生長(zhǎng)GaN基的LED結(jié)構(gòu)外延片；(2)用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積機(jī)(PECVD)在外延片上沉積Si02薄膜；(3)用SK)2薄膜作為掩膜，利用ICP干法刻蝕技術(shù)在外延片上光刻出芯片的N區(qū)圖形；(4)用腐蝕溶液(40%N4HF:40%HF:1120體積比為3:1:1)清洗未受光刻膠保護(hù)的Si02;(5)用剝離液清洗光刻膠；(6)用ICP刻蝕N面臺(tái)階和芯片尺寸的劃道，露出N-GaN臺(tái)面；(7)利用ICP刻蝕機(jī)對(duì)n-GaN表面進(jìn)行刻蝕，其中刻蝕條件為RF射頻電源頻率為13.56MHz;RF射頻功率為250W;ICP輔助射頻電源頻率為13.56MHz;ICP輔助射頻電源功率為1200W;腔體壓力為7mTorr;氯氣流量為20sccm;氬氣流量為15sccm;工藝時(shí)間為5min。(8)用電子束蒸發(fā)設(shè)備在外延表面沉積厚度為300nm的銦錫氧化物(ITO)薄膜；(9)蒸鍍以Cr/Ni/Au為金屬組合的P-N電極。實(shí)施例3，正裝高亮度正裝LED芯片的制作方法，包括以下步驟(1)在藍(lán)寶石襯底上，運(yùn)用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積機(jī)(MOCVD)外延生長(zhǎng)GaN基的LED結(jié)構(gòu)外延片；(2)用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積機(jī)(PECVD)在外延片上沉積Si02薄膜；(3)用Si02薄膜作為掩膜，利用ICP干法刻蝕技術(shù)在外延片上光刻出芯片的N區(qū)圖形；(4)用腐蝕溶液(40%N4HF:40%HF:&0體積比為3:1:1)清洗未受光刻膠保護(hù)的Si02;(5)用剝離液清洗光刻膠；(6)用ICP刻蝕N面臺(tái)階和芯片尺寸的劃道，露出N-GaN臺(tái)面；(7)利用ICP刻蝕機(jī)對(duì)n-GaN表面進(jìn)行刻蝕，其中刻蝕條件為RF射頻電源頻率為13.56MHz;RF射頻功率為150W;ICP輔助射頻電源頻率為13.56MHz;ICP輔助射頻電源功率為1500W;腔體壓力為lOmTorr;氯氣流量為30sccm;氬氣流量為5sccm;工藝時(shí)間為15min。(8)用電子束蒸發(fā)設(shè)備在外延表面沉積厚度為300nm的銦錫氧化物(ITO)薄膜；(9)蒸鍍以Cr/Ni/Au為金屬組合的P-N電極。本發(fā)明的高亮度LED芯片與傳統(tǒng)的LED芯片測(cè)試測(cè)試儀器亮度、電壓、波長(zhǎng)的檢測(cè)采用臺(tái)灣旺矽科技股份有限公司生產(chǎn)的點(diǎn)測(cè)機(jī)，型號(hào)為L(zhǎng)EDA-8S，測(cè)試條件正向20mA的電流。粗化后的高亮度LED芯片與未粗化的LED芯片測(cè)試結(jié)果對(duì)比表:<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>從以上數(shù)據(jù)可知，粗化與未粗化的LED芯片波長(zhǎng)相同，粗化后在一些數(shù)據(jù)中，電壓指標(biāo)稍有降低，漏電指標(biāo)稍有增加，但還完全符合芯片生產(chǎn)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，而通過對(duì)n-GaN粗化，使芯片的亮度提升有大幅提高，亮度提高在30%50%。權(quán)利要求1、一種高亮度正裝LED芯片的制作方法，包括以下步驟(1)、在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)外延片；(2)、在外延片上沉積SiO2薄膜；(3)、以SiO2薄膜作掩膜，利用光刻技術(shù)光刻出芯片的N區(qū)圖形；(4)、用腐蝕溶液清洗未受光刻膠保護(hù)的SiO2；(5)、用剝離液清洗去除光刻膠；(6)用ICP刻蝕N面臺(tái)階和芯片尺寸的劃道，露出n-GaN臺(tái)面；(7)、在外延片表面蒸鍍沉積銦錫氧化物薄膜；(8)、蒸鍍以Cr/Ni/Au為金屬組合的P-N電極；其特征在于，在步驟(6)與(7)之間增加ICP干法刻蝕粗化n-GaN表面步驟，粗化后，n-GaN表面的粗化度為300—500nm。2、如權(quán)利要求1所述的高亮度正裝LED芯片的制作方法，其特征在于，所述ICP干法刻蝕粗化n-GaN表面步驟為利用ICP刻蝕機(jī)對(duì)n-GaN表面進(jìn)行刻蝕，其中刻蝕條件為RF射頻電源頻率為13.56MHz;RF射頻功率為150-300W;ICP輔助射頻電源頻率為13.56MHz;ICP輔助射頻電源功率為500-1500W;腔體壓力為2-10mTorr;氯氣流量為5-30sccm;氬氣流量為5-20sccm;工藝時(shí)間為5-15min。3、如權(quán)利要求2所述的高亮度正裝LED芯片的制作方法，其特征在于，所述ICP干法刻蝕粗化n-GaN表面歩驟為利用ICP刻蝕機(jī)對(duì)n-GaN表面進(jìn)行刻蝕，其中刻蝕條件為RF射頻電源頻率為13.56MHz;RF射頻功率為150-250W;ICP輔助射頻電源頻率為13.56MHz;ICP輔助射頻電源功率為500-1200W;腔體壓力為2-7mTorr;氯氣流量為5-20sccm;氬氣流量為5-15sccm;工藝時(shí)間為5-10min。全文摘要本發(fā)明公開了高亮度正裝LED芯片的制作方法，包括以下步驟藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)外延片；在外延片上沉積SiO<sub>2</sub>薄膜；以SiO<sub>2</sub>薄膜作掩膜，光刻出芯片的N區(qū)圖形；用腐蝕溶液清洗未受光刻膠保護(hù)的SiO<sub>2</sub>；用剝離液清洗去除光刻膠；刻蝕N面臺(tái)階和芯片尺寸的劃道，露出N-GaN臺(tái)面；ICP干法刻蝕粗化N-GAN表面；外延片表面蒸鍍沉積銦錫氧化物薄膜；蒸鍍以Cr/Ni/Au為金屬組合的P-N電極。本發(fā)明通過增加光從n-GaN折射到空氣中的機(jī)率，提高LED器件的外量子效率。本發(fā)明可用在正裝LED芯片的制備工藝中，其工藝簡(jiǎn)單、成本低、適用于工業(yè)化生產(chǎn)，能大大提高外量子效率。文檔編號(hào)H01L33/00GK101471405SQ200710186130公開日2009年7月1日申請(qǐng)日期2007年12月27日優(yōu)先權(quán)日2007年12月27日發(fā)明者翁沛喜申請(qǐng)人:深圳市方大國科光電技術(shù)有限公司