[发明专利]含螺旋状环形电极的垂直结构LED芯片及其制造方法

说明书

本发明提供含螺旋状环形电极的垂直结构LED芯片及其制造方法。本发明在该衬底上利用外延沉积技术生长氮化镓外延层；在上述氮化镓外延层上沉积一反射电极层，然后沉积一电镀种子层；在上述电镀种子层上地涂覆一种非导电物质；在上述种子层上区域选择性地生长金属基板，形成第二衬底；利用激光剥离或湿法腐蚀技术使蓝宝石衬底与氮化镓外延层的分离，漏出N极性氮化镓；在N极性氮化镓表面制备复合微结构；干法选择刻蚀N极性氮化镓，刻蚀至n‑GaN，并在n‑GaN上制作n型电极本发明采用区域性电镀复合金属基板，蓝宝石衬底剥离，表面复合微结构制备，螺旋状环形电极制备相结合的方法来实现垂直结构LED芯片。

技术领域

本发明LED芯片技术领域，具体涉及一种含螺旋状环形电极的垂直结构LED芯片及其制造方法。

背景技术

Ⅲ族氮化物主要是指氮化铝，氮化铟，氮化镓以及它们的三元或四元合金，Ⅲ族氮化物能隙宽度范围涵盖了0.7-6.2eV，包含了红外光到紫外光的光谱范围。氮化镓基材料属于直接能隙化合物半导体，辐射复合效率高，被广泛应用在紫外光到蓝绿光波段的发光器件制备中。

白光发光器件一般采用蓝光发光二极管表面涂覆荧光粉的方法。而为实现通用照明，要求单颗蓝光LED芯片驱动在较大电流下仍具有较高的光输出功率。目前较为成熟的LED芯片结构主要是正装结构。正装结构芯片一般是以蓝宝石作为衬底，通过在ICP刻蚀后的n型氮化镓上分别制作n型电极。它的缺点是牺牲了芯片的发射面积，降低器件的功率；其次电流横向传输使芯片在大电流注入下易发生电流拥挤效应，导致LED芯片局部温度过高而影响芯片的使用寿命；蓝宝石衬底的导热性能差，大功率操作下器件的产热将严重影响器件的性能。所以正装结构的LED芯片并不适合制作大尺寸大功率的LED。而垂直结构LED一般是采用导热性极好的金属合金作为衬底，可以在很大程度上解决芯片的散热问题；垂直结构芯片通常会在底部P电极的上方制作反射镜将到达芯片底面的光反射回上表面出射，又提高芯片的出光效率；并且n型氮化镓作为出光面，便于进一步的在该出光面上进行粗化处理以提高光输出效率；垂直结构的芯片电极采用上下结构分布，电流可以在芯片的内部垂直通过，可以解决正装结构倒装结构芯片的电极正下方的电流拥挤现象。因此，垂直结构的LED芯片是一种较为合适的制作大尺寸大功率的LED芯片结构。垂直结构LED芯片的n型电极是在激光剥离后的n型氮化镓上形成的，金属电极与激光剥离后的氮极性面n型氮化镓形成欧姆接触比较困难，优化垂直结构LED芯片中的n型电极结构也是制备垂直结构LED芯片的重点。

发明内容

本发明的目的是提供一种含螺旋状环形电极的垂直结构LED芯片及其制备方法。本发明采用区域性电镀复合金属基板，蓝宝石衬底剥离，表面复合微结构制备，螺旋状环形电极制备相结合的方法来实现垂直结构LED芯片。具体地，实现的本方案所采用的步骤如下：

[1]提供第一衬底即蓝宝石衬底，在该衬底上利用外延沉积技术生长氮化镓外延层；所述外延层包括成核层、未掺杂的氮化镓层、n型氮化镓层、有源区和p型氮化镓层；

[2]在上述氮化镓外延层上沉积一反射电极层，然后沉积一电镀种子层；

[3]在上述电镀种子层上选择性地在芯片之间的过道处涂覆地涂覆一种非导电物质；

[4]在上述种子层上区域选择性地生长金属基板（在芯片区域生长，过道处被非导电物质阻挡不能生长），形成第二衬底；

[5]利用激光剥离或湿法腐蚀技术使蓝宝石衬底与氮化镓外延层的分离，漏出N极性氮化镓；

[6]在N极性氮化镓表面制备复合微结构；干法选择刻蚀N极性氮化镓，刻蚀至n-GaN，并在n-GaN上制作n型电极。

步骤[1]中所述第一衬底为蓝宝石衬底，Si衬底或SiC衬底。