[发明专利]基于应力调控的提高垂直结构LED芯片反射镜反射率的方法

摘要

本发明公开了基于应力调控的提高垂直结构LED芯片反射镜反射率的方法，包括LED外延片生长的步骤、生长不同厚度的纳米Ag反射镜的步骤、对生长得到的纳米Ag反射镜进行系列表征测试的步骤、键合及衬底转移的步骤、制备钝化层及n电极的步骤、总结应力与LED光输出功率关系的步骤。通过调控反射镜Ag层厚度改变反射镜残余应力，进而控制反射镜表面形貌，很大程度上改善了Ag基反射镜的团簇现象，进而提高了反射镜的反射率以及垂直结构LED芯片的光输出效率。

主权项

1.基于应力调控的提高垂直结构LED芯片反射镜反射率的方法，其特征在于包括，LED外延片生长的步骤：首先在Si衬底上外延生长LED外延片，包括生长在Si衬底上的n型掺杂GaN薄膜，生长在n型掺杂GaN薄膜上的InGaN/GaN量子阱，生长在InGaN/GaN量子阱上的p型掺杂GaN薄膜；生长不同厚度的纳米Ag反射镜的步骤：在LED外延片表面使用电子束蒸发设备，依次蒸镀Ni、Ag、Ni三层反射镜金属；接着对反射镜在快速退火炉内进行高温退火；对生长得到的纳米Ag反射镜进行系列表征测试的步骤：对测试片首先采用SEM、AFM测试得到纳米Ag反射镜表面的原子排布形貌、粗糙度的参数；其次采用分光光度计测量纳米Ag反射镜的反射率；然后采用HRXRD测试其标准2TO图谱，采用相应应力计算公式计算纳米Ag反射镜的内应力及热应力；再进行应力补偿计算，补偿应力大小为内应力与热应力之差的绝对值；最终综合以上测量方法得到纳米Ag反射镜的厚度－应力－反射率的关系；键合及衬底转移的步骤：对退火后的纳米Ag反射镜再次进行蒸镀Cr、Pt、Au金属得到Cr/Pt/Au金属保护层，再蒸镀Au、Sn键合金属，得到的Au/Sn键合层，使用金属高温高压键合的方式将LED外延片转移至导电的Si(100)衬底上；使用化学腐蚀方法剥离原有外延Si衬底；制备PA层及n电极的步骤：随后，通过PECVD沉积SiO2钝化层采用匀胶、光刻、显影的标准光刻工艺，依次制备LED芯片n电极图案，得到PA层；使用电子束蒸发设备，在外延片上表面依次沉积Ti、Al、Au的n电极金属，得到n电极；采用蓝膜粘贴和剥离的方式去除多余电极金属，制备出垂直结构LED芯片；最后采用台阶仪的翘曲－应力测量模块测量芯片的残余应力，与上述补偿应力计算对比；采用点测机测试得到LED光电性能参数；总结应力与LED光输出功率关系的步骤：对比纳米Ag反射镜的厚度，反射率，AFM，SEM形貌图，HRXRD计算得到的应力类型和应力大小，台阶仪得到的残余应力与补偿应力计算对比，以及最终的芯片LOP数据；通过各个应力数值的反馈，调整最优厚度，而获得最优的光电性能参数，进而将实验最优值稳定下来，指导生产。