基于激光器的SiC衬底LED大面积可控表面粗化刻蚀方法

摘要

基于激光器的SiC衬底LED大面积可控表面粗化刻蚀方法，属于发光二极管技术领域。本发明利用半导体材料对于波长小于其带边吸收波长的大功率激光强吸收发生气化，实现对SiC衬底以及LED半导体材料的表面粗化。高速振镜或者精密位移台控制激光粗化刻蚀的区域及粗化刻蚀图形；控制激光的功率和聚焦程度调节粗化刻蚀的线宽和深度。本发明可应用于各种结构的SiC衬底GaN基LED表面粗化刻蚀。激光器选用以波长小于被粗化刻蚀半导体带边吸收波长为准。具有适用材料广，粗化刻蚀速度快、面积大，成本低，粗化效果好，对半导体材料损伤小，系统的粗化刻蚀参数可控性高等优势，可有效解决p-GaN层以及SiC衬底粗化这一难题，在高亮度LED生产中具有很大的应用潜力。

主权项

基于激光器的SiC衬底LED大面积可控表面粗化刻蚀方法，其特征在于，粗化刻蚀方法如下：(1)激光器选择：选择激光波长小于待粗化刻蚀外延片材料带边吸收波长、激光功率密度大于待粗化刻蚀外延片材料气化的阈值功率密度的激光器，对于GaN基材料，选用激光波长360nm以下，阈值功率为300mW的激光器；对于SiC衬底材料，选用激光波长410nm以下，阈值功率为2.5W的激光器；(2)激光光束能量分布调节：调节光斑能量分布为高斯分布或者平头分布，实现粗化侧壁为倾斜或者陡直；(3)激光光束聚焦程度调节：通过调节聚焦模块的透镜或者调节样品的高度，调节激光光束在样品表面的聚焦程度，实现粗化刻蚀线宽的控制；使用焦距为100mm的透镜聚焦，最小粗化刻蚀线宽为1微米；要获得更宽的粗化刻蚀线宽，则通过调节样品高度，使样品表面处于欠焦状态；(4)粗化刻蚀深度的调节：通过调节激光器的输入功率控制激光的功率密度，或调节粗化刻蚀的次数，实现粗化刻蚀深度的调节，粗化刻蚀深度范围为10nm至无限深；对GaN外延层进行粗化刻蚀时，在波长355nm，激光输出功率400mW、光斑直径10微米条件下，一次粗化刻蚀的深度为150nm；对SiC衬底进行粗化刻蚀时，在波长355nm，2.5W激光功率、光斑直径10微米的条件下，一次粗化刻蚀深度为200nm；(5)不同粗化刻蚀图形的实现：对SiC衬底和GaN外延层粗化刻蚀形貌的控制通过调节高速振镜或者高精度电动位移台实现：将设计好的粗化刻蚀图形导入高速振镜或者高精度电动位移台的控制软件，粗化刻蚀装置按照导入的图形进行粗化刻蚀；通过高速振镜粗化刻蚀图形的最小分辨率为10微米，应用高精度电动位移台最小分辨率可达1微米；(6)清洗：粗化刻蚀完成后，在室温下使用稀盐酸超声1‑2分钟清洗样品表面残留的Ga2O3或用碱液超声1‑2分钟清洗残留的硅氧化物，得到表面粗化的LED。