[发明专利]一种具有类光栅结构的宽频高光提取LED芯片及其制作方法

权利要求书

1.一种具有类光栅结构的宽频高光提取LED芯片的制作方法，所述宽频高光提取LED芯片包括n型半导体层、多量子阱层、p型半导体层和金属反射层；n型半导体层生长与蓝宝石衬底之上，多量子阱层生长于n型半导体层之上，p型半导体层生长于多量子阱层之上，在p型半导体层上生长一层金属薄膜，作为金属反射层；剥离蓝宝石衬底后，在n型半导体层上设置一个类光栅结构，其特征是，包括以下步骤：

(1)建立类光栅结构的二维横截面图；

(2)沿Z轴拉伸类光栅结构的二维横截面图，将其转变为三维类光栅结构，并建立LED芯片模型，采用时域有限差分法模拟多量子阱层发出的光在LED芯片内部传播情况，计算光提取效率；

(3)优化类光栅结构的参数；

(4)制作蓝宝石衬底，并在衬底上依次生长发光外延层，制成外延片，在p型半导体层的顶部生长一层金属薄膜，作为金属反射层和p接触电极，利用共晶焊方法将外延片焊接到热沉上；

(5)利用激光衬底剥离方法将蓝宝石衬底剥离掉，并用化学机械抛光方法对n型半导体层进行减薄处理；

(6)根据优化后的类光栅结构的参数，在n型半导体层上制作类光栅结构。

2.根据权利要求1所述的具有类光栅结构的宽频高光提取LED芯片的制作方法，其特征是，所述类光栅结构的深度为200-300nm，平均周期为350-450nm，周期半高宽为170nm-250nm，占空比为0.4-0.6，总的半导体厚度为400-1000nm。

3.根据权利要求1所述的具有类光栅结构的宽频高光提取LED芯片的制作方法，其特征是，所述金属薄膜为银膜。

4.根据权利要求1所述的具有类光栅结构的宽频高光提取LED芯片的制作方法，其特征是，所述建立类光栅结构的横截面图，包括：

建立服从二维正态分布的复数随机矩阵；

利用高斯型圆环状滤波器对二维正态分布的复数随机矩阵进行滤波，得到类光栅周期的空间频谱分布图；

对空间频谱图进行二维傅里叶变换得到一个复数矩阵；

对复数矩阵进行实值化和二元化处理，得到类光栅结构的二维横截面图。

5.根据权利要求1所述的具有类光栅结构的宽频高光提取LED芯片的制作方法，其特征是，所述建立LED芯片模型的具体方法为：

在时域有限差分法仿真软件中依次对金属反射层、p型半导体层、多量子阱层、n型半导体层和类光栅结构的三维几何结构进行建模，分别设置每一层构成材料的折射率和光的吸收系数参数，得到一个三维的LED芯片模型。

6.根据权利要求1所述的具有类光栅结构的宽频高光提取LED芯片的制作方法，其特征是，所述优化类光栅结构的参数，包括：

采用时域有限差分法对类光栅结构的参数进行优化处理，获得最优的结构参数，其中，所述类光栅结构的参数包括深度d、平均周期a₀、周期的半高宽Δa₀和占空比f和总的半导体层厚度t。

7.根据权利要求1所述的具有类光栅结构的宽频高光提取LED芯片的制作方法，其特征是，根据优化后的类光栅结构的参数，在n型半导体层上制作类光栅结构，包括：

根据优化后的光栅结构的深度d、平均周期a₀、周期的半高宽Δa₀和占空比f和总的半导体层厚度t参数，采用干法刻蚀方法或者纳米压印方法在n型半导体层上制作类光栅结构。