一种高光萃取效率的近紫外LED芯片及其制备方法
专利汇可以提供一种高光萃取效率的近紫外LED芯片及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开一种高光萃取效率的近紫外LED芯片及其制备方法。LED芯片的结构从下到上依次为金属 基板 、电 镀 种子 层、反射 电极 层、p型氮化镓层、有源层、n型氮化镓层、二维 光子 晶体结构 和n型金属电极；所述金属基板由高导热的金属组成，金属基板为 铜 材料，厚度范围为80～250μm；反射电极为区域沉积于芯片中心 位置 ， 电镀 种子层 为整层沉积， 覆盖 整个反射电极以及过道区；所述电镀种子层除了起电镀种子层作用外还在于保护反射电极层的扩散，防止造成芯片漏电失效。本发明所设计光子晶体结构，不仅具有较宽的光子禁带，并且所制备的光子晶体的参数使得LED芯片具有较高的光萃取效率。，下面是一种高光萃取效率的近紫外LED芯片及其制备方法专利的具体信息内容。
1.一种高光萃取效率的近紫外LED芯片，其特征在于它的结构从下到上依次为金属基板、电镀种子层、反射电极层、 p型氮化镓层、有源层、n型氮化镓层、二维光子晶体结构和n型金属电极；
所述金属基板由高导热的金属组成，金属基板为铜材料，厚度范围为80～250μm；
所述电镀种子层为Ni/Au，Cr/Au，Ti/Au，Cr/Pt/Au，Ti/Cu，TiW/Cu中的一种，该电镀种子层完全覆盖反射电极的表面和侧面；所述电镀种子层为整层沉积；
所述反射电极是基于Ag-，Ni/Ag-，ITO/Ag-，ITO/Al-具有低欧姆接触，高反射率的电极结构；反射电极为区域沉积于芯片中心位置，电镀种子层为整层沉积，覆盖整个反射电极以及过道区；所述电镀种子层除了起电镀种子层作用外还在于保护反射电极层的扩散，防止造成芯片漏电失效。
2.根据权利要求1所述的一种高光萃取效率的近紫外LED芯片，其特征在于所述反射电极层为区域沉积，区域面积小于LED芯片面积。
3.根据权利要求1所述的一种高光萃取效率的近紫外LED芯片，其特征在于所述电镀种子层的厚度为500nm～1500nm。
4.根据权利要求1所述的一种高光萃取效率的近紫外LED芯片，其特征在于所述反射电极的主要材料是Ag或Al，所采用的Ag层的厚度范围为120nm～500nm，Al层厚度为300nm～
800nm。
5.根据权利要求1所述的一种高光萃取效率的近紫外LED芯片，其特征在于所述p型氮化镓层的厚度为120nm~280nm，所述有源区的发光峰值波长为350nm到400nm。
6.根据权利要求1所述的一种高光萃取效率的近紫外LED芯片，其特征在于所述n型氮化镓层的厚度为500nm~800nm。
7.根据权利要求1所述的一种高光萃取效率的近紫外LED芯片，其特征在于所述二维光子晶体结构为三角排列结构，所述光子晶体的高度范围为250nm到350nm，所述光子晶体周期为150nm到250nm，所述光子晶体占空比范围为0.5～0.8。
8.根据权利要求1所述的一种高光萃取效率的近紫外LED芯片，其特征在于所述n型金属电极可以为Cr-，Ti-，Cr/Al-, Ti/Al-结构，电极厚度为500nm～1500nm。
9.制备权利要求1~8任一项所述的一种高光萃取效率的近紫外LED芯片的方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一、提供第一衬底，在该衬底上利用金属有机化合物气相外延技术生长氮化镓基外延层，所述氮化镓基外延层包括：成核层、未掺杂的氮化镓层、n型氮化镓层、有源区和p型氮化镓层；第一衬底为蓝宝石衬底、Si衬底或SiC衬底；
步骤二、在上述氮化镓基外延层上沉积一反射电极层；然后在整个结构层上沉积一电镀种子层；
步骤三、在上述电镀种子层上选择性地涂覆一层非导电物质，使得芯片之间的过道处都形成非导电物质；
步骤四、在上述种子层上区域选择性地生长金属基板，形成第二衬底；
步骤五、利用激光剥离或化学腐蚀或干法刻蚀技术使第一衬底与氮化镓外延层分离，漏出N极性氮化镓；
步骤六、利用化学机械抛光技术对N极性氮化镓进行减薄处理，减薄至n型氮化镓层中；
步骤七、在上述n型氮化镓层表面利用纳米压印和干法刻蚀技术在非n型电极区域制备二维光子晶体结构，该二维光子晶体结构具有光子晶体周期，光子晶体高度和光子晶体占空比；
步骤八、在N极性氮化镓表面的n型电极区域制作上n型金属电极。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：
步骤一中所述p型氮化镓层的厚度值为120nm到280nm；所述有源区为异质结、量子阱、量子点中的一种，且发光峰值波长范围为350nm到400nm；所述p型氮化镓层的厚度利用法布里（F-P）微腔效应对有源区发光进行增强调制；
步骤二中所述反射电极为区域沉积，区域面积小于LED芯片面积，该反射电极的反射率在350nm到400nm之间能大于80%，且与p型氮化镓层有较低的接触电阻；所述电镀种子层为整层沉积；所述反射电极为Ag基或Al基反射电极；
步骤三中所述非导电物质为绝缘层或有机物，厚度大于60μm；选择性涂覆采用光刻或压印技术；
步骤四中所述金属基板为高导热金属基板；所述金属基板只在芯片区域处生长，过道处被非导电物质阻挡不能生长；所述金属基板在电镀种子层上选择性生长，金属基板厚度大于80μm；
步骤六中所述n型氮化镓层表面具有均匀的表面，均匀的表面通过控制化学机械抛光的条件获得；所述抛光减薄后的n型氮化镓层厚度范为500nm～800nm；
步骤七中所述二维光子晶体结构为三角排列结构，所述光子晶体的高度范围为250nm到350nm，所述光子晶体周期为150nm到250nm，所述光子晶体占空比范围为0.5～0.8。
一种高光萃取效率的近紫外LED芯片及其制备方法
技术领域
背景技术
发明内容
所述电镀种子层为Ni/Au，Cr/Au，Ti/Au，Cr/Pt/Au，Ti/Cu，TiW/Cu中的一种，该电镀种子层完全覆盖反射电极的表面和侧面；所述电镀种子层为整层沉积；
所述反射电极是基于Ag-，Ni/Ag-，ITO/Ag-，ITO/Al-具有低欧姆接触，高反射率的电极结构；反射电极为区域沉积于芯片中心位置，电镀种子层为整层沉积，覆盖整个反射电极以及过道区；所述电镀种子层除了起电镀种子层作用外还在于保护反射电极层的扩散，防止造成芯片漏电失效。
步骤二、在上述氮化镓基外延层上沉积一反射电极层；然后在整个结构层上沉积一电镀种子层；
步骤三、在上述电镀种子层上选择性地涂覆一层非导电物质，使得芯片之间的过道处都形成非导电物质；
步骤四、在上述种子层上区域选择性地生长金属基板，形成第二衬底；
步骤五、利用激光剥离或化学腐蚀或干法刻蚀技术使第一衬底与氮化镓外延层分离，漏出N极性氮化镓；
步骤六、利用化学机械抛光技术对N极性氮化镓进行减薄处理，减薄至n型氮化镓层中；
步骤七、在上述n型氮化镓层表面利用纳米压印和干法刻蚀技术在非n型电极区域制备二维光子晶体结构，该二维光子晶体结构具有光子晶体周期，光子晶体高度和光子晶体占空比；
步骤八、在N极性氮化镓表面的n型电极区域制作上n型金属电极。
步骤二中所述反射电极为区域沉积，区域面积小于LED芯片面积，该反射电极的反射率在350nm到400nm之间能大于80%，且与p型氮化镓层有较低的接触电阻；所述电镀种子层为整层沉积；所述反射电极为Ag基或Al基反射电极，且区域沉积能保证反射电极在后续工艺的稳定性，若整层沉积Ag基反射电极，实验中发现在后续工艺中会出现脱落现象，工艺不稳定；
步骤三中所述非导电物质为绝缘层或有机物，厚度大于60μm；选择性涂覆采用光刻或压印技术；
步骤四中所述金属基板为高导热金属基板，该金属基板具有良好的导热性和支撑性；
所述金属基板只在芯片区域处生长，过道处被非导电物质阻挡不能生长；所述金属基板在电镀种子层上选择性生长，金属基板厚度大于80μm；
步骤六中所述n型氮化镓层表面具有均匀的表面，这有利于后续二维光子晶体的制备。
均匀的表面通过控制化学机械抛光的条件获得；所述抛光减薄后的n型氮化镓层厚度范为
500nm～800nm；
步骤七中所述二维光子晶体结构为三角排列结构，所述光子晶体的高度范围为250nm到350nm，所述光子晶体周期为150nm到250nm，所述光子晶体占空比范围为0.5～0.8。
具体实施方式
800nm；所述量子阱发光波段为350nm到400nm；所述反射电极是基于Ag-，Ni/Ag-，ITO/Ag-，ITO/Al-这些具有低欧姆接触，高反射率的电极结构。所述表面二维光子晶体为三角排列结构，光子晶体高度范围为250nm～350nm，光子晶体周期为150nm～250nm，光子晶体占空比范围为0.6～0.8，所述结构可获取较宽的光子禁带和较大的光萃取效率。
[2]在上述氮化镓外延层上采用电子束蒸发设备镀上一反射电极层201，该反射电极层用于增强垂直结构LED芯片的出光。所述反射电极为Ni/Ag/Ni/Au电极结构。所述反射电极层为区域沉积，区域面积小于LED芯片面积；所述反射电极层在375nm处的反射率大于80%，并且与p型氮化镓层有较低的接触电阻。区域沉积能保证Ag基反射电极在后续工艺的稳定性，若整层沉积Ag基反射电极，后续会出现脱落现象，工艺不稳定。
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