[发明专利]具有反射效果切割道的垂直LED芯片结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体照明领域，特别是涉及一种具有反射效果切割道的垂直LED芯片结构及其制备方法。

背景技术

相比于传统的GaN基LED正装结构，垂直结构具有散热好，能够承载大电流，发光强度高，耗电量小、寿命长等优点，被广泛应用于通用照明、景观照明、特种照明、汽车照明等领域，成为一代大功率GaN基LED极具潜力的解决方案，正受到业界越来越多的关注和研究。

垂直LED芯片结构通过晶片键合或电镀法，结合激光剥离等工艺，将GaN基外延结构从蓝宝石衬底转移到导热导电性能良好的金属或半导体衬底材料上，形成上下分布的电极结构，使得电流垂直流过整个器件。晶片键合、激光剥离后，利用电感耦合式等离子体(ICP)深刻蚀工艺将芯片切割道的GaN刻蚀干净，同时形成台阶结构，而后用KOH或NaOH溶液对N-GaN层表面进行粗化，并在N-GaN层的粗化表面形成N电极。

然而，传统的垂直LED芯片结构中，反射层为Ag反射镜，由于Ag反射镜存在扩散问题，为了避免Ag反射镜的扩散对垂直LED芯片的性能造成影响，会将Ag反射镜的尺寸内所至台阶结构内，即Ag反射镜的尺寸会小于台阶结构的尺寸，这样，就会使得垂直LED芯片结构的边缘及切割道无反射效果，使得垂直LED芯片的出光效率大大降低。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有反射效果切割道的垂直LED芯片结构及其制备方法，用于解决现有技术中由于反射层的尺寸小于台阶结构的尺寸而导致的垂直LED芯片结构的出光效率较低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种具有反射效果切割道的垂直LED芯片结构的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

1)提供蓝宝石衬底，于所述蓝宝石衬底上依次生长UID-GaN层、N-GaN层、多量子阱层以及P-GaN层；

2)于对应于后续要形成台阶结构的边缘及切割道区域内的所述P-GaN层表面形成刻蚀阻挡层；

3)于所述P-GaN层及所述刻蚀阻挡层表面形成P电极；

4)提供键合衬底，将所述键合衬底与步骤3)得到的结构键合在一起，且所述P电极的表面与所述键合衬底的表面紧密贴合；

5)剥离所述蓝宝石衬底；

6)去除所述UID-GaN层；

7)对所述N-GaN层表面进行表面粗化，形成粗化微结构；

8)采用ICP刻蚀工艺去除切割道区域的GaN，同时形成台阶结构；

9)于表面粗化后的所述N-GaN层表面制备N电极。

作为本发明的具有反射效果切割道的垂直LED芯片结构的制备方法的一种优选方案，步骤2)中，所述刻蚀阻挡层为SiO₂层。

作为本发明的具有反射效果切割道的垂直LED芯片结构的制备方法的一种优选方案，步骤3)包括以下步骤：

3-1)于所述P-GaN层及所述刻蚀阻挡层表面形成欧姆接触的ITO透明导电膜；

3-2)于所述ITO透明导电膜表面形成反射层，所述反射层包覆所述ITO透明导电膜；

3-3)于所述反射层及所述刻蚀阻挡层表面形成金属键合层。

作为本发明的具有反射效果切割道的垂直LED芯片结构的制备方法的一种优选方案，步骤3-3)中，所述金属键合层包括Cr层及Al层，其中，Cr层的厚度为5埃～50埃，Al层的厚度大于2000埃。

作为本发明的具有反射效果切割道的垂直LED芯片结构的制备方法的一种优选方案，步骤4)所述的键合衬底包括Si衬底、W/Cu衬底及Mo/Cu衬底中的一种。

作为本发明的具有反射效果切割道的垂直LED芯片结构的制备方法的一种优选方案，步骤5)采用激光剥离工艺剥离所述蓝宝石衬底。

作为本发明的具有反射效果切割道的垂直LED芯片结构的制备方法的一种优选方案，步骤6)中，采用ICP刻蚀工艺去除所述UID-GaN层，所述ICP刻蚀法采用的刻蚀气体包括Cl₂及BCl₃的一种或其混合气体。

作为本发明的具有反射效果切割道的垂直LED芯片结构的制备方法的一种优选方案，步骤7)采用湿法腐蚀工艺对所述N-GaN层表面进行表面粗化，使所述N-GaN层表面形成金字塔形粗化微结构，所述湿法腐蚀工艺采用的腐蚀溶液包括KOH及H₃PO₄中的一种或其混合溶液。