[发明专利]提高LED倒装芯片光提取效率的方法

说明书

一种提高LED倒装芯片光提取效率的方法，包括以下步骤：提供具有第一表面和第二表面的一透明衬底；采用Al靶材磁控溅射技术，在不含氧的以氮气为主要溅射气氛条件下，在所述衬底的第二表面沉积一层AlN薄膜，形成AlN模板；将制得的AlN模板放入高温退火设备中进行退火处理，退火温度为1500‑2000℃，退火气氛为氮气或含氮气的混合气氛，退火时间为0.5‑10小时；将退火后的衬底和AlN模板清洗后，放入生长设备中，在所述衬底的第一表面上外延LED全结构并制作至少一个LED芯片单元；在所述LED表面覆盖保护层；将所述衬底第二表面的AlN模板浸入碱性溶液中进行腐蚀，其表面腐蚀形成微纳米结构；除去所述LED表面的保护层；进行芯片划裂，形成分立的LED倒装芯片。

技术领域

本发明涉及半导体制备领域，特别涉及一种提高LED倒装芯片光提取效率的方法。

背景技术

自上世纪90年代以来，GaN基LED引起广泛关注并取得了迅猛的发展。LED具有波长可调、轻便灵活、能耗低、工作电压低、定向发光、无污染、寿命长、响应时间快等显著优势，在白光照明、可见光通信、聚合物固化、杀菌消毒等方面有着巨大的市场价值或潜在应用价值。

LED的发光效率主要受两方面因素的影响。一是内量子效率，即将注入的电能转化为光能的效率，主要取决于半导体材料的外延质量和外延结构的设计。二是光提取效率，即将光子从外延片中提取出来的效率，将光子从外延片内提取出来并非易事。影响光提取效率的因素较多，其中一个关键的因素是半导体材料的折射率(2.16～2.6)要远大于衬底(例如蓝宝石：n＝1.8)和空气的折射率(n＝1.0)，根据斯涅尔定律，当光从光密介质进入光疏介质时，如果入射角大于临界值，则会发生全反射。这会导致从有源区发出来的大部分光在半导体/衬底、衬底/空气界面发生全反射而被限制在半导体层、衬底内部形成波导光，直至最终被吸收转化为热能。

因此，亟需一种可以提高LED倒装芯片的光提取效率的方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种提高LED倒装芯片光提取效率的方法，以期部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一方面，提供了一种提高LED倒装芯片光提取效率的方法，包括以下步骤：

步骤1：提供具有第一表面和第二表面的一透明衬底；

步骤2：采用Al靶材磁控溅射技术，在不含氧的以氮气为主要溅射气氛条件下，在所述衬底的第二表面沉积一层AlN薄膜，形成AlN模板，所述AlN薄膜的厚度为0.001-50微米；

步骤3：将步骤2制得的AlN模板放入高温退火设备中进行退火处理，退火温度为1500-2000℃，退火气氛为氮气或含氮气的混合气氛，退火时间为0.5-10小时；

步骤4：将退火后的衬底和AlN模板清洗后，放入生长设备中，在所述衬底的第一表面上外延LED全结构并制作至少一个LED芯片单元；

步骤5：在所述LED表面覆盖保护层；

步骤6：将所述衬底第二表面的AlN模板浸入碱性溶液中进行腐蚀，其表面腐蚀形成微纳米结构；

步骤7：除去所述LED表面的保护层；

步骤8：进行芯片划裂，形成分立的LED倒装芯片。

其中，所述衬底的材料为蓝宝石、碳化硅或石英玻璃，对LED发光波长透明的耐高温材料，其第一表面和第二表面是原子级光滑表面或图形化表面；所述衬底的厚度为50-500微米。

其中，所述衬底第二表面上的AlN模板在经步骤2和步骤3后，表面均呈稳定的氮极性或氮极性与金属极性面组成的混合极性；经步骤3后，所述衬底第二表面上的AlN模板的材料质量和透过率能得到进一步的改善。