[发明专利]一种高亮度深紫外LED芯片结构及其制作方法

说明书

本发明公开了一种高亮度深紫外LED芯片及其制作方法，所述高亮度深紫外LED芯片，包括外延层，所述外延层包括缓冲层，依次叠加设置在缓冲层上的N型GaN层，量子阱结构及P型GaN层，所述缓冲层相对于设置N型GaN层的另一面设置有纳米级图形。所述高亮度深紫外LED芯片的其制作方法，其主要是在衬底上形成纳米级图形凹坑，并在其上沉积一层石墨烯薄膜，再在石墨烯薄膜上形成外延层，通过石墨烯的特性，使外延层与衬底分离，从而形成没有衬底的深紫外LED芯片。该芯片结构上方无衬底，芯片发光时可以减少因衬底反射造成的光损失，且芯片结构上出光面，即缓冲层表面具有纳米级图形，能够大大增加光的出光效率，从而大大提高了深紫外LED芯片的发光亮度。

技术领域

本发明涉及LED衬底制造领域，尤其是涉及一种高亮度深紫外LED芯片及其制作方法。

背景技术

深紫外(DUV)发光二极管(LED)具有体积小、亮度高、能耗小的特点，适用于从3D打印到灭菌等多种应用。尽管前景一片光明，但不可否认，深紫外LED还处于发展初期，无论从技术上还是成本上尚不能生产和提供高品质产品，其中最主要因素之一为深紫外LED芯片的发光效率较低。

现有的深紫外LED芯片主要由衬底和设置在衬底上的外延层构成，如中国专利申请号为2019113660106公开了一种深紫外LED芯片制备方法，其深紫外LED芯片的结构就是由衬底和衬底上的深紫外GaN层构成。研究发现，衬底的图形化结构是影响深紫外LED芯片的发光效率的因素之一，而衬底本身的材质及其厚度也是影响深紫外LED芯片的发光效率的因素。光线照射在衬底上，衬底的光通量、反射率以及光损失等都是降低深紫外LED芯片的发光效率，且不同的衬底材质对深紫外LED芯片的发光效率影响也不同。

发明内容

本发明的目的是提供一种高亮度深紫外LED芯片及其制作方法，解决现有深紫外LED芯片发光效率低的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高亮度深紫外LED芯片及其制作方法，所述高亮度深紫外LED芯片，包括外延层，所述外延层包括缓冲层，依次叠加设置在缓冲层上的N型GaN层，量子阱结构及P型GaN层，所述缓冲层相对于设置N型GaN层的另一面设置有纳米级图形。

为提高深紫外LED芯片的发光效率，所述纳米级图形为一组均匀分布在缓冲层上的凸包，所述凸包的顶部设置有台阶结构。

所述高亮度深紫外LED芯片的制作方法，包括以下步骤：

1)在衬底上表面涂覆一层紫外压印胶；

2)采用纳米压印技术在衬底表面形成一组紫外压印胶柱；

3)通过感应耦合等离子刻蚀对衬底上表面进行刻蚀，去除表面的紫外压印胶，在衬底上形成一组纳米级图形凹坑；

4)采用化学气相沉积法在衬底的上表面沉积一层石墨烯，形成石墨烯薄膜；

5)在石墨烯薄膜上形成外延层，所述外延层包括依次设置在石墨烯薄膜上的缓冲层、N型GaN层，量子阱结构及P型GaN层，并在外延层上制备芯片部分结构，所述芯片部分结构包括延伸到外延层表面的P电极金属层和N电极金属层；

6)将外延层与石墨烯薄膜分离，形成缓冲层上有纳米级图形的高亮度深紫外LED芯片。

所述步骤6)外延层与石墨烯薄膜的具体分离方法包括以下步骤：

S1：利用PECVD在外延层上沉积一层SiO2涂层；

S2：通过感应耦合等离子刻蚀对SiO2涂层进行刻蚀，去除P电极金属层和N电极金属层上的SiO2涂层；

S3：在外延层的表面沉积一层镍涂层；