[发明专利]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键合衬底上，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(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，现有工艺中，利用电感耦合式等离子(ICP)深刻蚀工艺将芯片切割道的GaN刻蚀干净，同时形成台阶结构的过程中，由于位于切割道的GaN被完全去除，容易刻蚀至金属键合层而溅起金属溅起物，又由于该方法刻蚀形成的台阶结构的侧壁与键合衬底的夹角较小，仅有35°～45°左右，金属溅起物容易沉积在台阶结构的侧壁上，从而使得台阶结构的侧壁容易形成漏电或ESD(静电放电)击穿漏电。

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垂直LED芯片结构及其制备方法，用于解决现有技术中由于垂直LED芯片结构中台阶结构的侧壁容易沉积金属溅起物而导致的台阶结构的侧壁容易形成漏电或ESD击穿漏电的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种垂直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，在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)在所述P-GaN层上形成P电极；

3)提供键合衬底，将所述键合衬底与步骤2)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；

4)剥离所述蓝宝石衬底；

5)去除所述UID-GaN层；

6)在对应于后续要形成台阶结构的区域的所述N-GaN层表面形成掩膜层，依据所述掩膜层，采用ICP刻蚀工艺去除部分位于切割道区域的GaN；

7)去除所述掩膜层，并采用湿法刻蚀工艺去除保留于切割道区域的GaN，同时形成台阶结构；

8)对所述N-GaN层表面进行表面粗化，形成粗化微结构；

9)在表面粗化后的所述N-GaN层表面制备N电极。

作为本发明的垂直LED芯片结构的制备方法的一种优选方案，步骤2)中，包括以下步骤：

2-1)在所述P-GaN层表面形成欧姆接触的ITO透明导电膜；

2-2)在所述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；

2-3)在所述反射层表面形成金属键合层，所述金属键合层包覆所述反射层。

作为本发明的垂直LED芯片结构的制备方法的一种优选方案，步骤2-3)中，所述金属键合层的材料为惰性金属。

作为本发明的垂直LED芯片结构的制备方法的一种优选方案，步骤3)中，所述键合衬底包括Si衬底、W/Cu衬底及Mo/Cu衬底中的一种。

作为本发明的垂直LED芯片结构的制备方法的一种优选方案，步骤4)中，采用激光剥离工艺剥离所述蓝宝石衬底。

作为本发明的垂直LED芯片结构的制备方法的一种优选方案，步骤5)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。

作为本发明的垂直LED芯片结构的制备方法的一种优选方案，步骤6)中，所述掩膜层为SiO₂掩膜层。

作为本发明的垂直LED芯片结构的制备方法的一种优选方案，步骤7)中，形成的所述台阶结构的侧壁与键合衬底之间的夹角为50°～70°。

作为本发明的垂直LED芯片结构的制备方法的一种优选方案，步骤7)中，湿法腐蚀工艺中采用的腐蚀溶液为H₂SO₄与H₃PO₄的混合溶液。