专利名称：GaN基LED管芯透明导电薄膜的粗化结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种GaN基LED (发光二极管)管芯的透明导电薄膜粗化结构，属 于光电子器件技术领域。
背景技术：
GaN基LED的管芯结构自下而上依次为蓝宝石衬底、N型GaN、量子阱有源层、P型 GaN、和透明导电薄膜。随着蓝光GaN基LED在照明和显示屏方面的广泛应用，对GaN基LED 管芯的性能指标要求越来越高，如何提高GaN LED的出光强度，成为产品市场竞争中的热 点。目前，很多提高GaN LED出光强度的技术往往体现在LED管芯外延生长结构、倒装、衬 底更换等方面，而这些技术工艺复杂、成本高。通过粗化芯片成为提高光提取效率的重点。出光表面粗糙化减少全反射，使得光 透射提高。表面粗化能明显提高光的提取效率。但是以前研究的粗化表面的方法常用湿法 腐蚀，湿法腐蚀很难控制腐蚀程度，不恰当的表面形貌不仅不会提高光的提取效率，反而会 破坏材料的电学或光学性质。中国专利文献CN101075652公开了一种《粗化电极用于高亮 度正装LED芯片和垂直LED芯片的制作工艺》，是利用自然光刻技术和ICP干法刻蚀技术对 传统的和垂直结构氮化镓基LED的透明导电薄膜层进行微细化处理，从而提高LED芯片出 光效率，并将此粗化发明方法用于正装LED结构和垂直LED结构。感应耦合等离子体刻蚀 (ICP刻蚀)，是刻蚀气体在电感耦合高能高频电磁场的作用下辉光放电，具有较高动能的 电子可以打断化学键，起到刻蚀作用，还能够轰击吸附在表面，且阻挡刻蚀进一步进行的反 应生成物脱附表面，促进基片表面的化学反应及去除基片表面的非挥发性残留物。这种方 法刻蚀，只要控制好设备功率和气体流量其刻蚀表面一致性高，但不好控制整个表面的凹 凸不平度。在出光面经过粗化工艺的LED管芯，能够极大程度提高出光效率，但在封装灌胶 过程中出现环氧树脂不能与粗化面紧密接触，会在芯片粗化表面与环氧树脂间留有空气 隙。这一气隙折射率在外延材料表面和环氧树脂之间，使得本来已经出射的光经过反复折 射而损耗，会减低封装后成管的光通量。这样LED工艺中通过粗化提高的出光效率会大打 折扣。
发明内容本实用新型针对现有提高GaN基LED出光强度的粗化技术存在的不足，提供一种 制作简单、成本低、能够有效提高出光强度的GaN基LED管芯透明导电薄膜的粗化结构。本实用新型的GaN基LED管芯透明导电薄膜的粗化结构采用以下解决方案该GaN基LED管芯透明导电薄膜的粗化结构，自下而上依次为蓝宝石衬底、N型 GaN层、量子阱有源层和P型GaN层，在P型GaN层的表面分布有按周期间隔排列的圆柱状 突起，周期排列的圆柱状突起上均勻镀有一层透明导电薄膜。本实用新型的另一个解决方案是[0009]也可以在所述P型GaN层的表面设有一层透明导电薄膜，在该透明导电薄膜层上 分布有按周期间隔排列的圆柱状突起。透明导电薄膜层厚度为100nm-200nm。圆柱状突起之间的间隔周期为10um_15um。 圆柱状突起的直径为lum-3um。 本实用新型通过在P型GaN层的表面上设置周期排列的圆柱状突起使之呈现凹凸 不平的粗化面，在凹凸不平的粗化面上又设有一层透明导电薄膜，不仅增强了粗化效果，同 时在封装灌胶过程中也使得与环氧树脂接触的表面有一缓冲区域层，不会在芯片粗化表面 与环氧树脂间留有空气隙，制作简单、成本低，提高了 LED的出光效率。
图1是本实用新型第一个实施例的结构示意图。图2是本实用新型第二个实施例的结构示意图。其中1、透明导电薄膜，2、P型GaN层，3、量子阱有源层，4、N型GaN层，5、蓝宝石 衬底，6、P电极，7、N电极，8、凹凸的透明导电薄膜层。
具体实施方式
实施例1如图1所示，本实施例中的GaN基LED的管芯结构与现有结构一样，自下而上依次 为蓝宝石衬底5、N型GaN层4、量子阱有源层3和P型GaN层2，不同之处是直接在较厚的P 型GaN层2上分布有按周期间隔排列的圆柱状突起，圆柱状突起的间隔周期为10um-15um， 圆柱状突起的直径为lum-3um。通过腐蚀或刻蚀的方法制得凹凸不平的表面，在凹凸不平的 P型表面再均勻生长一层透明导电薄膜1，以形成粗化的表面，提高LED的光提取效率。透 明导电薄膜层8的厚度为100nm-200nm。按常规在透明导电薄膜1上制作P电极6，在N型 GaN层4上制作N电极7，完成GaN基LED芯片的制作。实施例2如图2所示，本实施例中的GaN基LED的管芯结构与现有结构一样，自下而上 依次为蓝宝石衬底5、N型GaN层4、量子阱有源层3和P型GaN层2，不同之处是先在P 型GaN层2的表面制作一层凹凸的透明导电薄膜层8，该凹凸的透明导电薄膜层8的厚 度为100nm-200nm，其上分布有按周期间隔排列的圆柱状突起，圆柱状突起的间隔周期为 10um-15um，圆柱状突起的直径为lum_3um。每一个小突起的高度可以等高也可以不等高。 然后再在周期间隔排列的圆柱状突起上也均勻镀上一层透明导电薄膜1。按常规在透明导 电薄膜1上制作P电极6，在N型GaN层4上制作N电极7，完成GaN基LED芯片的制作。采用光刻掩模ICP刻蚀的方法制作按周期间隔排列的圆柱状突起，ICP刻蚀导电 薄膜气体用BC13和Cl2，其中BC13流量为80sccm, Cl2流量为lOsccm, ICP功率为100W, RF 功率为300W，压强为8mtor，刻蚀速率能达到50nm/min左右。如果一次工艺刻蚀效果不明 显，可以通过盲刻(不刻意对准上面的凸点)重复上述工艺，控制刻蚀时间不破坏外延层， 得到小突起排列不规则，凹凸也不等，在这样的表面均勻蒸镀上一层透明导电膜，粗化效果 更明显。
权利要求一种GaN基LED管芯透明导电薄膜的粗化结构，自下而上依次为蓝宝石衬底、N型GaN、量子阱有源层和P型GaN层，其特征是在P型GaN层的表面分布有按周期间隔排列的圆柱状突起，周期排列的圆柱状突起上均匀镀有一层透明导电薄膜。
2.—种GaN基LED管芯透明导电薄膜的粗化结构，自下而上依次为蓝宝石衬底、N型 GaN、量子阱有源层和P型GaN层，其特征是P型GaN层的表面设有一层透明导电薄膜，在 该透明导电薄膜层上分布有按周期间隔排列的圆柱状突起。
3.根据权利要求1或2所述的GaN基LED管芯透明导电薄膜的粗化结构，其特征是 所述透明导电薄膜层的厚度为100nm-200nm。
4.根据权利要求1或2所述的GaN基LED管芯透明导电薄膜的粗化结构，其特征是 所述圆柱状突起之间的间隔周期为10um-15um。
5.根据权利要求1或2所述的GaN基LED管芯透明导电薄膜的粗化结构，其特征是 所述圆柱状突起的直径为lum-3um。
专利摘要本实用新型提供了一种GaN基LED管芯透明导电薄膜的粗化结构，自下而上依次为蓝宝石衬底、N型GaN、量子阱有源层和P型GaN层，在P型GaN层的表面分布有按周期间隔排列的圆柱状突起，周期排列的圆柱状突起上均匀镀上一层透明导电薄膜。也可以在所述P型GaN层的表面设有一层透明导电薄膜，在该透明导电薄膜层上分布有按周期间隔排列的圆柱状突起。本实用新型通过在P型GaN层的表面上设置周期排列的圆柱状突起使之呈现凹凸不平的粗化面，在凹凸不平的粗化面又设有一层透明导电薄膜，增强了粗化效果，不会在芯片粗化表面与环氧树脂间留有空气隙，提高了LED的出光效率。制作简单、成本低，提高了LED的出光效率。
文档编号H01L33/38GK201667343SQ201020167239
公开日2010年12月8日 申请日期2010年4月23日 优先权日2010年4月23日
发明者刘存志, 李洪斌, 沈燕, 王建华 申请人:山东华光光电子有限公司