[发明专利]一种激光剥离薄膜LED及其制备方法

权利要求书

1.一种激光剥离薄膜LED，其特征在于，所述激光剥离薄膜LED的芯片单元包括：芯片部分和衬底；芯片部分包括：n型层(1)，在n型层上具有与n电极的突起相对应的周期性n型盲孔，在n型层上的周期性的n型盲孔之间的量子阱(2)，在量子阱上的p型层(3)，在p型层上镶嵌的周期性的金属纳米结构(4)，在p型层上的p电极(5)，在p电极上及n型盲孔的侧壁上的绝缘层(6)，绝缘层上的n电极(7)，n电极具有周期性的突起，周期性的突起伸入至n型层内；衬底包括导电导热衬底(8)和n电极焊盘(9)；芯片部分倒扣在衬底上；以及在芯片部分一角的p焊盘(10)。

2.如权利要求1所述的激光剥离薄膜LED，其特征在于，所述n型层的表面具有粗化结构(11)。

3.如权利要求1所述的激光剥离薄膜LED，其特征在于，所述金属纳米结构(4)包括纳米孔(41)、纳米颗粒(42)及金属表面氧化层(43)，所述纳米颗粒(42)及其表面包裹的金属表面氧化层(43)位于所述纳米孔内(41)；所述纳米颗粒(42)的材料采用银、金、铝及铂中的一种或多种；所述金属纳米结构的的周期为300nm～800nm，尺寸在100nm～500nm之间。

4.一种激光剥离薄膜LED的制备方法，其特征在于，所述制备方法，包括以下步骤：

1)提供适合激光剥离工艺的蓝宝石衬底，在蓝宝石衬底上生长包括n型层、量子阱及p型层的外延层，形成外延片；

2)在外延片上划分出分离的芯片单元，并且在芯片单元上划分出分离的p焊盘区域，形成芯片走道和p焊盘走道；

3)在外延片上生长一层掩膜层，再制备纳米图形，然后刻蚀掩膜层，得到纳米结构的图形，刻蚀p型层；

4)在掩膜层上蒸镀金属层，利用热退火的方法得到金属纳米颗粒及其金属表面氧化层，使用剥离技术去除掩膜层及其表面的金属，形成金属纳米结构；

5)在带有金属纳米结构的外延片上蒸镀纳米铟锡ITO透明导电极；

6)在透明导电极上刻蚀n型盲孔，并露出芯片走道和p焊盘走道；

7)在侧壁和p焊盘的区域上利用PECVD镀保护层和银膜；

8)在表面除n型盲孔以外区域蒸镀Al基反射层，然后再蒸镀过渡层和p焊盘金属；

9)利用等离子体增强化学气相沉积法PECVD形成绝缘层，腐蚀出n电极孔；

10)大面积蒸镀形成n电极；

11)将外延片倒扣到转移衬底上，通过加温加压键合到一转移衬底上，转移衬底包括键合金属、半导体衬底及n电极焊盘，去除蓝宝石衬底，并暴露出p焊盘；

12)将出光面粗化，形成出光面的粗化结构；

13)用机械或激光切割外延片，测试并分拣得到薄膜LED的芯片单元。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤2)中，采用激光划片，在外延片上划分分离的芯片单元，并且在芯片单元上划分出分离的p焊盘区域，划片深度超过外延层的厚度达到蓝宝石衬底，然后采用湿法腐蚀去除侧壁的损伤并达到粗化的目的。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，侧壁和衬底的倾角在70～85°之间，走道的宽度在10～50微米之间；采用的湿法腐蚀条件为磷酸和硫酸的混合酸，腐蚀温度在200～250℃之间，腐蚀时间与外延层厚度相关，侧壁腐蚀锥的尺寸在100纳米至10微米之间。

7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤3)中，利用等离子体增强化学气相沉积法PECVD生长一层掩膜层，再利用纳米压印的方法在其上制备纳米图形，然后利用反应离子刻蚀RIE刻蚀掩膜层，得到纳米结构的图形，感应耦合等离子体ICP刻蚀p型层；掩膜层材料的厚度在100～300nm之间；纳米图形的周期为300nm～800nm，尺寸在100nm～500nm之间；感应耦合等离子体ICP刻蚀p型层150nm～200nm，使得p型层保留40～60nm，视LED发光波长而定。

8.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤4)中，所述金属层的厚度为30～100nm，金属层为Ag、Au、Al及Pt等中的一层或多层，根据发光的波长确定金属层的结构。