[發明專利]一種單芯片白光LED的制備方法

在審

• 申請號: 202010106714.6
• 申請日: 2020-02-21
• 公開（公告）號: CN111312867A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 苗振林
• 申請（專利權）人: 湘能華磊光電股份有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/32;H01L27/15
• 代理公司: 北京晟睿智杰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11603
• 代理人: 于淼

1.一種單芯片白光LED的制備方法，其特征在于，包括：

在藍寶石(Al₂O₃)、碳化硅(SiC)或硅(Si)襯底上刻蝕出光刻時對版的光刻標記點，得到具有第一光刻版對位標記圖形的襯底；

在所述具有第一光刻版圖形的襯底上依次生長GaN或AlN成核層、非故意摻雜GaN緩沖層和摻Si的n型GaN層；

重復沉積掩膜薄膜材料得到掩膜薄膜層，設計光刻版刻蝕去除光刻版中標定區域的掩膜薄膜材料，露出下面的n型GaN層；再在所述光刻版中標定區域中生長不同發光波長的有源區發光層，得到不同發光波長的外延層區域；

在各個有源區發光層上生長p型GaN層，得到同一外延片上多區域不同發光波長的LED外延片；

利用光刻工藝把芯片加工中的透明導電膜制備、芯片臺面刻蝕、單胞深槽刻蝕、側壁鈍化和單胞間電極蒸鍍布線的光刻版，與上述的光刻版形成的對位標記進行套刻；保證設計的不同發光波長的有源區和芯片中的單胞對應，并根據預先設計的單胞間的串并聯關系，蒸鍍金屬薄膜電極材料，利用預設的波長組合將不同的所述單胞互連，得到發白光的LED芯片。

2.根據權利要求1所述的單芯片白光LED的制備方法，其特征在于，重復沉積掩膜薄膜材料得到掩膜薄膜層，設計光刻版刻蝕去除光刻版中標定區域的掩膜薄膜材料，露出下面的n型GaN層；再在所述光刻版中標定區域中生長不同發光波長的有源區發光層，得到不同發光波長的外延層區域，為：

沉積掩膜薄膜材料得到掩膜薄膜層；

在設定的生長發光波長W1的外延層區域，設計第二光刻版；光刻、刻蝕去除所述第二光刻版中標定區域的掩膜薄膜材料，露出下面的n型GaN層；

在所述第二光刻版中標定區域，即露出的n型GaN層上生長發光波長為W1的有源區發光層；

沉積掩膜薄膜材料得到掩膜薄膜層；

在設定的生長發光波長W2的外延層區域，設計第三光刻版；光刻、刻蝕去除所述第三光刻版中標定區域的掩膜薄膜材料，露出下面的n型GaN層；

在所述第三光刻版中標定區域，即露出的n型GaN層上生長發光波長為W2的有源區發光層；

重復沉積掩膜薄膜材料得到掩膜薄膜層，設計光刻版刻蝕去除光刻版中標定區域的掩膜薄膜材料，再在所述光刻版中標定區域中生長不同發光波長的有源區發光層，得到不同發光波長的外延層區域。

3.根據權利要求2所述的單芯片白光LED的制備方法，其特征在于，所述沉積掩膜薄膜材料得到掩膜薄膜層，為：

沉積50-300nm的氧化硅(SiO₂)、氮化硅(Si_xN_y)或其它掩膜薄膜材料。

4.根據權利要求2所述的單芯片白光LED的制備方法，其特征在于，刻蝕去除所述第二光刻版中標定區域的掩膜薄膜材料，露出下面的n型GaN層，為：

利用光刻工藝，把第二光刻版與第一光刻版刻蝕后在襯底上形成的對位標記進行套刻，曝光顯影后，開出第二光刻版中標定區域的窗口區；

利用濕法腐蝕溶液去除所述窗口區的掩膜薄膜材料，然后利用去膠液去除光刻膠，清洗甩干。

5.根據權利要求2所述的單芯片白光LED的制備方法，其特征在于，在所述第二光刻版中標定區域中生長發光波長為W1的有源區發光層，為：

在所述第二光刻版中標定區域中生長發光波長為W1的有源區發光層后中止生長，此發光層為(In_xAl_yGa_1-x-yN/In_vAl_wGa_1-v-wN)*n的多量子阱結構材料或稀土元素摻雜的GaN基材料，其中：In_xAl_yGa_1-x-yN為量子阱，In_vAl_wGa_1-v-wN為量子磊，量子磊材料帶隙寬度大于量子阱材料，n為周期數，0≤x≤1，0≤y≤1，x+y≤1，0≤v≤1，0≤w≤1，v+w≤1，稀土元素摻雜的GaN基材料發光層的摻雜元素為Tm、Er或Eu。