[發明專利]基于GaN材料的RGBW四色LED芯片及其制備方法

在審

• 申請號: 201711382419.8
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN107946423A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 左瑜
• 申請（專利權）人: 西安智盛銳芯半導體科技有限公司
• 主分類號: H01L33/08
• 分類號: H01L33/08;H01L33/00
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙)61230
• 代理人: 黃晶晶

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種基于GaN材料的RGBW四色LED芯片及其制備方法。

背景技術

LED光源在照明領域受到越來越普遍地應用。通常LED光源通過LED發光芯片配合熒光粉發出各種顏色的光。現有技術中，單獨的發光芯片只能發出單色的光，若需合成其他顏色的光就需要將不同顏色的發光芯片混合在一起，并填充大量的熒光粉，這樣就存在可靠性差、封裝難度大的問題。此外，光線入射到熒光粉膠層中會出現強烈的散射現象，使得熒光粉膠層對光線的吸收作用，導致大量光線被反射，即透射過熒光粉層的光線會顯著減少。因此，如何設計出一種新型的LED芯片就變得極其重要。

發明內容

因此，為解決現有技術存在的技術缺陷和不足，本發明提出了一種基于GaN材料的RGBW四色LED芯片的制備方法，包括：

選擇藍寶石作為襯底(11)；

在所述襯底(11)上生長藍光材料，其中，所述藍光材料包括GaN；

對所述藍光材料進行選擇性刻蝕以形成紅光燈芯槽；

在所述紅光燈芯槽中生長紅光材料；

對所述藍光材料進行選擇性刻蝕以形成綠光燈芯槽；

在所述綠光燈芯槽中生長綠光材料；

刻蝕所述藍光材料、所述紅光材料及所述綠光材料以形成白光材料；

分別在所述藍光材料、所述紅光材料、所述綠光材料和所述白光材料上制備電極，以完成基于GaN材料的RGBW四色LED芯片的制備。

在本發明的一種實施方式中，在所述襯底(11)上生長藍光材料，其中，所述藍光材料包括GaN，包括：

在所述襯底(11)上生長第一GaN緩沖層(101)；

在所述第一GaN緩沖層(101)上生長第一GaN穩定層(102)；

在所述第一GaN穩定層(102)上生長第一n型GaN層(103)；

在所述第一n型GaN層(103)上生長第一InGaN/GaN多量子阱有源層(104)，所述第一InGaN/GaN多量子阱有源層(104)包括多個GaN勢壘層(104a)和多個InGaN量子阱層(104b)，其中，所述GaN勢壘層(104a)和所述InGaN量子阱層(104b)交替排布，并且，每個所述InGaN量子阱層(104b)厚度為1.5～3.5納米，In的含量為10～20％；每個所述GaN勢壘層(104a)厚度為5～10納米；

在所述第一InGaN/GaN多量子阱有源層(104)上生長第一p型AlGaN阻擋層(105)；

在所述第一p型AlGaN阻擋層(105)上生長第一p型GaN層(106)，以完成所述藍光材料的制備。

在本發明的一種實施方式中，對所述藍光材料進行選擇性刻蝕以形成紅光燈芯槽，包括：

采用PECVD工藝在所述第一p型GaN層(106)上淀積厚度為300～800納米的第一SiO₂層；

采用濕法刻蝕工藝在所述第一SiO₂層上特定位置處刻蝕至少一個第一矩形窗口；所述第一矩形窗口的長度或寬度均大于50微米且小于300微米；

在所述第一矩形窗口范圍內沿著與所述襯底(11)垂直的方向采用干法刻蝕工藝持續刻蝕所述藍光材料，直至刻蝕至所述襯底(11)的上表面處以形成第一凹槽；去除所述第一SiO₂層；

在所述第一p型GaN層(106)上表面、所述襯底(11)的上表面及所述第一凹槽的側壁沉淀厚度為20～100納米的第二SiO₂層；

采用干法刻蝕工藝刻蝕所述第一p型GaN層(106)上表面及所述襯底(11)的上表面的第二SiO₂層以在所述第一凹槽的側壁形成第一SiO₂隔離壁(12)，所述第一SiO₂隔離壁(12)用于隔離所述藍光材料與所述紅光材料。

在本發明的一種實施方式中，在所述紅光燈芯槽中生長紅光材料，包括：

在所述紅光燈芯槽中生長厚度為2000～3000納米的第二GaN緩沖層(401)；

在所述第二GaN緩沖層(401)上生長厚度為1000～2000納米、摻雜濃度為1×10¹⁷～1×10¹⁸cm^-3的n型GaAs緩沖層(402)；