专利名称：：高亮度正装led芯片的制作方法
技术领域：
：本发明属于半导体照明
技术领域：
，涉及一种制作LED芯片的方法。
背景技术：
：LED芯片的出光效率在于外量子效率和内量子效率，其中外量子效率大小等于内量子效率与光的逃逸率之积，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、衬底对光的吸收、光出射过程中各个界面由于全反射造成的损失等等。对于后者，是因为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。出射角的光就产生全了反射，反射回来，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工艺简单、成本低、适用于工业化生产、可提高外量子效率的高亮度正装LED芯片的制作方法。本发明采用以下技术方案来解决上述技术问题一种高亮度正装LED芯片的制作方法，包括以下步骤(1)、在蓝宝石衬底上生长外延片；(2)、在外延片上沉积Si02薄膜；(3)、以Si02薄膜作掩膜，利用光刻技术光刻出芯片的N区图形；(4)、用腐蚀溶液清洗未受光刻胶保护的Si02;(5)、用剥离液清洗去除光刻胶；(6)、用ICP刻蚀N面台阶和芯片尺寸的划道，露出n-GaN台面；(7)、ICP干法刻蚀粗化n-GaN表面，粗化后，n-GaN表面的粗化度为300—500nm;(8)、在外延片表面蒸镀沉积铟锡氧化物薄膜；(9)、蒸镀以Cr/Ni/Au为金属组合的P-N电极。所述ICP干法刻蚀粗化n-GaN表面步骤具体为利用ICP刻蚀机对n-GaN表面进行刻蚀，其中刻蚀条件为RF射频电源频率为13.56MHz;RF射频功率为150-300W;ICP辅助射频电源频率为13.56MHz;ICP辅助射频电源功率为500-1500W;腔体压力为2-10mTorr;氯气流量为5-30sccm;氩气流量为5-20sccm;工艺时间为5-15min。ICP干法刻蚀粗化n-GaN表面步骤优选为利用ICP刻蚀机对n-GaN表面进行刻蚀，其中刻蚀条件为RF射频电源频率为13.56MHz;RF射频功率为150-250W;ICP辅助射频电源频率为13.56MHz;ICP辅助射频电源功率为500-1200W;腔体压力为2-7mTorr;氯气流量为5-20sccm;氩气流量为5-15sccm;工艺时间为5-10min。本发明ICP干法刻蚀技术对n-GaN表面进行粗化，由于采用特殊的刻蚀工艺条件，粗化后，n-GaN表面粗化度为300500nm，在n-GaN表面形成很多金字塔形的微观结构，光线可在金字塔结构中经过多次反射后出光，通过增加光从n-GaN折射到空气中的机率，从而提高LED器件的外量子效率。本发明的粗化n-GaN的方法可用在正装LED芯片的制备工艺中，其工艺简单、成本低、适用于工业化生产。图1是本发明实施例1结构示意图。具体实施例方式实施例1，如图1所示为正装高亮度LED芯片，从下向上依次包括蓝宝石衬底1、GaN缓冲层2、n型GaN层3、InGaN/GaN多量子阱(MQws)有源层4、P型GaN层5、p型欧姆接触透明电极6、P型欧姆接触金属电极7、n型欧姆接触金属电极8。上述正装高亮度正装LED芯片的制作方法，包括以下步骤(1)在蓝宝石衬底上，运用金属有机物化学气相淀积机(MOCVD)外延生长GaN基的LED结构外延片；(2)用等离子体增强化学气相淀积机(PECVD)在外延片上沉积Si02薄膜；(3)用Si02薄膜作为掩膜，利用ICP干法刻蚀技术在外延片上光刻出芯片的N区图形；(4)用腐蚀溶液(40%N4HF:40%HF:1120体积比为3:1:1)清洗未受光刻胶保护的Si02;(5)用剥离液清洗光刻胶；(6)用ICP刻蚀N面台阶和芯片尺寸的划道，露出N-GaN台面；(7)利用ICP刻蚀机对n-GaN表面进行刻蚀，其中刻蚀条件为RF射频电源频率为13.56MHz;RF射频功率为300W;ICP辅助射频电源频率为13.56MHz;ICP辅助射频电源功率为500W;腔体压力为2mTorr;氯气流量为5sccm;氩气流量为20sccm;工艺时间为10min。(8)用电子束蒸发设备在外延表面沉积厚度为300nm的铟锡氧化物(ITO)薄膜；(9)蒸镀以Cr/Ni/Au为金属组合的P-N电极。其中剥离液的主要成分是乙醇氨，型号是SN—01型，剥离液生产厂家是江阴市江化微电子材料有限公司。实施例2，正装高亮度正装LED芯片的制作方法，包括以下步骤(1)在蓝宝石衬底上，运用金属有机物化学气相淀积机(MOCVD)外延生长GaN基的LED结构外延片；(2)用等离子体增强化学气相淀积机(PECVD)在外延片上沉积Si02薄膜；(3)用SK)2薄膜作为掩膜，利用ICP干法刻蚀技术在外延片上光刻出芯片的N区图形；(4)用腐蚀溶液(40%N4HF:40%HF:1120体积比为3:1:1)清洗未受光刻胶保护的Si02;(5)用剥离液清洗光刻胶；(6)用ICP刻蚀N面台阶和芯片尺寸的划道，露出N-GaN台面；(7)利用ICP刻蚀机对n-GaN表面进行刻蚀，其中刻蚀条件为RF射频电源频率为13.56MHz;RF射频功率为250W;ICP辅助射频电源频率为13.56MHz;ICP辅助射频电源功率为1200W;腔体压力为7mTorr;氯气流量为20sccm;氩气流量为15sccm;工艺时间为5min。(8)用电子束蒸发设备在外延表面沉积厚度为300nm的铟锡氧化物(ITO)薄膜；(9)蒸镀以Cr/Ni/Au为金属组合的P-N电极。实施例3，正装高亮度正装LED芯片的制作方法，包括以下步骤(1)在蓝宝石衬底上，运用金属有机物化学气相淀积机(MOCVD)外延生长GaN基的LED结构外延片；(2)用等离子体增强化学气相淀积机(PECVD)在外延片上沉积Si02薄膜；(3)用Si02薄膜作为掩膜，利用ICP干法刻蚀技术在外延片上光刻出芯片的N区图形；(4)用腐蚀溶液(40%N4HF:40%HF:&0体积比为3:1:1)清洗未受光刻胶保护的Si02;(5)用剥离液清洗光刻胶；(6)用ICP刻蚀N面台阶和芯片尺寸的划道，露出N-GaN台面；(7)利用ICP刻蚀机对n-GaN表面进行刻蚀，其中刻蚀条件为RF射频电源频率为13.56MHz;RF射频功率为150W;ICP辅助射频电源频率为13.56MHz;ICP辅助射频电源功率为1500W;腔体压力为lOmTorr;氯气流量为30sccm;氩气流量为5sccm;工艺时间为15min。(8)用电子束蒸发设备在外延表面沉积厚度为300nm的铟锡氧化物(ITO)薄膜；(9)蒸镀以Cr/Ni/Au为金属组合的P-N电极。本发明的高亮度LED芯片与传统的LED芯片测试测试仪器亮度、电压、波长的检测采用台湾旺矽科技股份有限公司生产的点测机，型号为LEDA-8S，测试条件正向20mA的电流。粗化后的高亮度LED芯片与未粗化的LED芯片测试结果对比表:<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>从以上数据可知，粗化与未粗化的LED芯片波长相同，粗化后在一些数据中，电压指标稍有降低，漏电指标稍有增加，但还完全符合芯片生产的质量标准，而通过对n-GaN粗化，使芯片的亮度提升有大幅提高，亮度提高在30%50%。权利要求1、一种高亮度正装LED芯片的制作方法，包括以下步骤(1)、在蓝宝石衬底上生长外延片；(2)、在外延片上沉积SiO2薄膜；(3)、以SiO2薄膜作掩膜，利用光刻技术光刻出芯片的N区图形；(4)、用腐蚀溶液清洗未受光刻胶保护的SiO2；(5)、用剥离液清洗去除光刻胶；(6)用ICP刻蚀N面台阶和芯片尺寸的划道，露出n-GaN台面；(7)、在外延片表面蒸镀沉积铟锡氧化物薄膜；(8)、蒸镀以Cr/Ni/Au为金属组合的P-N电极；其特征在于，在步骤(6)与(7)之间增加ICP干法刻蚀粗化n-GaN表面步骤，粗化后，n-GaN表面的粗化度为300—500nm。2、如权利要求1所述的高亮度正装LED芯片的制作方法，其特征在于，所述ICP干法刻蚀粗化n-GaN表面步骤为利用ICP刻蚀机对n-GaN表面进行刻蚀，其中刻蚀条件为RF射频电源频率为13.56MHz;RF射频功率为150-300W;ICP辅助射频电源频率为13.56MHz;ICP辅助射频电源功率为500-1500W;腔体压力为2-10mTorr;氯气流量为5-30sccm;氩气流量为5-20sccm;工艺时间为5-15min。3、如权利要求2所述的高亮度正装LED芯片的制作方法，其特征在于，所述ICP干法刻蚀粗化n-GaN表面歩骤为利用ICP刻蚀机对n-GaN表面进行刻蚀，其中刻蚀条件为RF射频电源频率为13.56MHz;RF射频功率为150-250W;ICP辅助射频电源频率为13.56MHz;ICP辅助射频电源功率为500-1200W;腔体压力为2-7mTorr;氯气流量为5-20sccm;氩气流量为5-15sccm;工艺时间为5-10min。全文摘要本发明公开了高亮度正装LED芯片的制作方法，包括以下步骤蓝宝石衬底上生长外延片；在外延片上沉积SiO<sub>2</sub>薄膜；以SiO<sub>2</sub>薄膜作掩膜，光刻出芯片的N区图形；用腐蚀溶液清洗未受光刻胶保护的SiO<sub>2</sub>；用剥离液清洗去除光刻胶；刻蚀N面台阶和芯片尺寸的划道，露出N-GaN台面；ICP干法刻蚀粗化N-GAN表面；外延片表面蒸镀沉积铟锡氧化物薄膜；蒸镀以Cr/Ni/Au为金属组合的P-N电极。本发明通过增加光从n-GaN折射到空气中的机率，提高LED器件的外量子效率。本发明可用在正装LED芯片的制备工艺中，其工艺简单、成本低、适用于工业化生产，能大大提高外量子效率。文档编号H01L33/00GK101471405SQ200710186130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日发明者翁沛喜申请人:深圳市方大国科光电技术有限公司