随着对产品质量的要求越来越高，红光LED芯片的性能需要有所提升，但是从材料、结构等方面的提升会跟成本直接挂钩，想要提升芯片的性能，可以通过改进工艺参数等条件达到提升的目的。

本文简单介绍了LED的发光效率以及影响LED芯片发光效率的几种因素，其中表面粗化技术因其在大规模工业生产中操作简单，生产成本低，经常被广泛使用。并且对其中的表面粗化工艺进行了研究，主要研究了红光LED芯片AlGaInP层的表面粗化。这里通过对AlGaInP红光LED芯片表面粗化工艺来提高光提取效率，来实现发光效率的提升，通过自配粗化液选取最优粗化液配比，利用最优配比的粗化液配合改进表面粗化工艺对芯片表面进行粗化，并且对样品进行分析，通过分析数据，选取最优的工艺用在大规模生产当中。

第1章　绪  论........................................................................................ 1

1.1 国内外发展............................................................................................. 1

1.2 论文研究内容.......................................................................................... 2

1.3 实验预期目标.......................................................................................... 2

第2章　LED芯片的关键原理............................................................. 3

2.1 表面粗化中的工艺技术........................................................................... 3

2.1.1光刻........................................................................................................................... 3

2.1.2刻蚀........................................................................................................................... 4

2.2 LED的发光效率................................................................................................................. 5

2.2.1 LED的基本原理...................................................................................................... 5

2.2.2影响发光效率的因素............................................................................................... 6

2.2.3改进效率的方法....................................................................................................... 6

第3章　粗化液对表面粗化工艺的影响............................................ 10

3.1 蚀刻液的制备........................................................................................ 10

3.2 表面粗化流程........................................................................................ 11

3.2.1粗化前准备............................................................................................................. 11

3.2.2表面粗化................................................................................................................. 11

3.3 不同粗化液配比对表面粗化工艺的影响............................................... 12

3.3.1粗化液搭配醋酸混合............................................................................................. 12

3.3.2粗化液搭配硫酸混合............................................................................................. 13

3.3.3粗化液搭配醋酸、硫酸混合................................................................................. 14

第4章　表面粗化工艺.......................................................................... 16

4.1 不同工艺条件下对发光效率的影响...................................................... 16

4.1.1不同时间下对发光效率的影响............................................................................. 16

4.1.2不同温度下对发光效率的影响............................................................................. 17

4.1.3不同浸入方式对发光效率的影响......................................................................... 18

4.2 AlGaInP基红光LED芯片的电学特性分析.......................................... 20

第5章　结论............................................................................................. 31

蚀刻是通过化学或物理方法从芯片表面选择性去除不必要材料的过程。在涂胶硅片上正确复制掩模图案是蚀刻的基本目标。图案化的光致抗蚀剂层不会被蚀刻显著侵蚀。该掩蔽膜用于保护芯片上的特殊区域，并在蚀刻过程中选择性地蚀刻不受光致抗蚀剂保护的区域。一般来说，半导体工艺流程中的蚀刻是在光刻工艺之后进行的。可以看出，蚀刻是获得所需图案的最后工艺步骤。蚀刻可分为干蚀刻和湿蚀刻。干蚀刻主要是常规蚀刻。虽然湿法刻蚀具有各向异性，但可以实现规则刻蚀或不规则粗化。

干法蚀刻是物理和化学方法相结合的蚀刻过程。在这个过程中有物理蚀刻和化学反应。物理蚀刻(Physical etching)是一种溅射方法，利用辉光放电将气体电离变成带电离子，然后加速离子溅射在蚀刻样品的表面，吹出蚀刻样品原子。离子撞击具有良好的方向性，但会损坏掩模。利用等离子体产生活性原子团，这些原子团可以扩散到待刻蚀样品的表面，通过与待刻蚀物质反应产生具有可挥发性的物质，利用真空设备将其排出反应空间，这就是干法刻蚀工艺中的化学腐蚀。化学蚀刻不是定向的，并且具有与湿法蚀刻相似的特征。物理蚀刻和化学蚀刻的结合可以具有良好的方向性和高选择性。

提高发光二极管芯片发光效率的重要手段其中之一就是表面粗化技术。可分为两种类型:一种是表面规则的粗化，图案表面均匀；另一种是不规则的表面粗化，图案表面不均匀。可以使用光刻胶作为掩模的保护方法，获得相应规则的图案。其中，干法刻蚀主要获得规则的粗化(本文不主要介绍)。虽然湿法蚀刻具有各向异性的能力，但它可以获得规则的表面和不规则的表面。成本低、选择性好是湿法刻蚀所具有的特点，并且其工艺也逐渐完善。最重要的是湿法蚀刻不会损坏衬底。这促进了其在大规模生产中的广泛应用。常见的蚀刻溶液是液体化学混合物，可以与基材等材料反应，反应后的产物也可以溶解在溶液中。

湿法腐蚀的基本原理图如图

湿法蚀刻包括两个过程:除去衬底表面的氧化和可溶性物质。蚀刻速率由化学试剂的扩散过程所确定。扩散主导刻蚀工艺具有各向异性、重复性差和难以控制的特点。然而，化学反应主导的蚀刻工艺在半导体器件的制备中非常有用。不同组成的化合物质，由于晶向的不同，在化学湿法刻蚀中刻蚀液具有不同的刻蚀速率，所以各向异性在整个图形化的过程中所存在。

首先准备好实验样品AlGaInP基红光LED外延片若干以及实验所需要的操作设备以及相关溶液设备包括：磁力搅拌设备、粗化设备、干燥设备、原子力显微镜等设备，溶液包括：准备好的粗化液、丙酮、酒精（乙醇）、去离子水等。因为要对AlGaInP层进行表面粗化，需要在芯片表面对不需要粗化的部分进行掩蔽，我们利用光刻胶作为掩蔽层，在涂胶前需要对芯片表面进行清洗，如果芯片表面存在杂质会对后续的步骤产生致命的影响。为了避免影响后续试验结果我们将对芯片进行表面处理，清洗步骤如图