[發明專利]一種高亮度深紫外LED芯片結構及其制作方法

在審

• 申請號: 202010788587.2
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN111900236A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 史偉言;張磊;劉建哲;徐良;李京波;夏建白
• 申請（專利權）人: 黃山博藍特半導體科技有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/32;H01L33/12;H01L33/22
• 代理公司: 蕪湖眾匯知識產權代理事務所(普通合伙) 34128
• 代理人: 曹宏筠

本發明公開了一種高亮度深紫外LED芯片及其制作方法，所述高亮度深紫外LED芯片，包括外延層，所述外延層包括緩沖層，依次疊加設置在緩沖層上的N型GaN層，量子阱結構及P型GaN層，所述緩沖層相對于設置N型GaN層的另一面設置有納米級圖形。所述高亮度深紫外LED芯片的其制作方法，其主要是在襯底上形成納米級圖形凹坑，并在其上沉積一層石墨烯薄膜，再在石墨烯薄膜上形成外延層，通過石墨烯的特性，使外延層與襯底分離，從而形成沒有襯底的深紫外LED芯片。該芯片結構上方無襯底，芯片發光時可以減少因襯底反射造成的光損失，且芯片結構上出光面，即緩沖層表面具有納米級圖形，能夠大大增加光的出光效率，從而大大提高了深紫外LED芯片的發光亮度。

技術領域

本發明涉及LED襯底制造領域，尤其是涉及一種高亮度深紫外LED芯片及其制作方法。

背景技術

深紫外(DUV)發光二極管(LED)具有體積小、亮度高、能耗小的特點，適用于從3D打印到滅菌等多種應用。盡管前景一片光明，但不可否認，深紫外LED還處于發展初期，無論從技術上還是成本上尚不能生產和提供高品質產品，其中最主要因素之一為深紫外LED芯片的發光效率較低。

現有的深紫外LED芯片主要由襯底和設置在襯底上的外延層構成，如中國專利申請號為2019113660106公開了一種深紫外LED芯片制備方法，其深紫外LED芯片的結構就是由襯底和襯底上的深紫外GaN層構成。研究發現，襯底的圖形化結構是影響深紫外LED芯片的發光效率的因素之一，而襯底本身的材質及其厚度也是影響深紫外LED芯片的發光效率的因素。光線照射在襯底上，襯底的光通量、反射率以及光損失等都是降低深紫外LED芯片的發光效率，且不同的襯底材質對深紫外LED芯片的發光效率影響也不同。

發明內容

本發明的目的是提供一種高亮度深紫外LED芯片及其制作方法，解決現有深紫外LED芯片發光效率低的問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種高亮度深紫外LED芯片及其制作方法，所述高亮度深紫外LED芯片，包括外延層，所述外延層包括緩沖層，依次疊加設置在緩沖層上的N型GaN層，量子阱結構及P型GaN層，所述緩沖層相對于設置N型GaN層的另一面設置有納米級圖形。

為提高深紫外LED芯片的發光效率，所述納米級圖形為一組均勻分布在緩沖層上的凸包，所述凸包的頂部設置有臺階結構。

所述高亮度深紫外LED芯片的制作方法，包括以下步驟：

1)在襯底上表面涂覆一層紫外壓印膠；

2)采用納米壓印技術在襯底表面形成一組紫外壓印膠柱；

3)通過感應耦合等離子刻蝕對襯底上表面進行刻蝕，去除表面的紫外壓印膠，在襯底上形成一組納米級圖形凹坑；

4)采用化學氣相沉積法在襯底的上表面沉積一層石墨烯，形成石墨烯薄膜；

5)在石墨烯薄膜上形成外延層，所述外延層包括依次設置在石墨烯薄膜上的緩沖層、N型GaN層，量子阱結構及P型GaN層，并在外延層上制備芯片部分結構，所述芯片部分結構包括延伸到外延層表面的P電極金屬層和N電極金屬層；

6)將外延層與石墨烯薄膜分離，形成緩沖層上有納米級圖形的高亮度深紫外LED芯片。

所述步驟6)外延層與石墨烯薄膜的具體分離方法包括以下步驟：

S1：利用PECVD在外延層上沉積一層SiO2涂層；

S2：通過感應耦合等離子刻蝕對SiO2涂層進行刻蝕，去除P電極金屬層和N電極金屬層上的SiO2涂層；

S3：在外延層的表面沉積一層鎳涂層；