[发明专利]一种垂直LED芯片结构及其制备方法

说明书

本发明提供一种垂直LED芯片结构及其制备方法，所述制备方法包括：1）提供生长衬底，于所述生长衬底上形成外延层；2）于所述外延层上形成金属电极层；3）对所述生长衬底、外延层和金属电极层进行退火处理，以增强金属电极层与外延层之间的粘附性，并降低或消除所述金属电极层与外延层的内应力；4）于退火后的金属电极层上形成键合衬底。本发明用于解决现有技术中大尺寸LED芯片垂直制程中，键合后的晶圆内应力大，极易造成键合衬底破裂或形变严重，并对外延层结构及性能产生恶劣的微观影响直接导致严重漏电，致使成品率极低的问题。

技术领域

本发明属于LED芯片领域，特别是涉及一种垂直LED芯片结构及其制备方法。

背景技术

众所周知，传统的正装结构LED芯片由于蓝宝石衬底不导电、导热率差的制约性，存在电流分布不均匀、散热性差等先天缺陷。为了克服正装结构LED芯片的这些不足，业内都在积极开发垂直结构LED芯片(以下简称V-LED)。V-LED采用高导电率、散热良好的Si或者金属衬底，衬底导热良好，PN结散热问题得到解决，大尺寸功率芯片得以实现。

GaN基垂直结构LED作为发光半导体器件的研究热点，经过多年的开发，目前比较成熟的制备技术为衬底转移技术：先使用金属键合(Bonding)技术将蓝宝石衬底的外延片与导电、导热性能优良的键合衬底键合起来，再利用蓝宝石与GaN禁带宽度不同的特点，选用特定波长的激光，使在蓝宝石接触面附近的GaN分解，达到将原有的蓝宝石衬底剥离的目的，外延层转移至导热性及导电性良好的键合衬底上。金属键合(Bonding)制程为垂直结构LED制作的核心制程，键合质量直接影响芯片的最终可靠性，键合后产生的应力会影响后续剥离良率，键合良率，最终影响晶圆成品率。

目前的常规工艺是在外延层表面依次进行反射镜蒸镀和键合金属蒸镀后，键合金属直接与键合衬底键合。但直接键合后晶圆内应力极大，这是由于金属沉积时不同金属层间应力极大，金属镀膜时应力堆积；而且外延层生长时还会产生热应力；键合时，高温高压下的材料热应力失配也会产生很大的应力。这些内应力终将导致键合工艺本身良率低，严重影响后续工艺良率，导致最终成品良率降低。

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垂直LED芯片结构及其制备方法，用于解决现有技术中大尺寸LED芯片垂直制程中，键合后的晶圆内应力大，极易造成键合衬底破裂或形变严重，并对外延层结构及性能产生恶劣的微观影响直接导致严重漏电，致使成品率极低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种垂直LED芯片结构的制备方法包括：

1)提供生长衬底，于所述生长衬底上形成外延层；

2)于所述外延层上形成金属电极层；

3)对所述生长衬底、外延层和金属电极层进行退火处理，以增强金属电极层与外延层之间的粘附性，并降低或消除所述金属电极层与外延层的内应力；

4)于退火后的金属电极层上形成键合衬底。

优选地，所述金属电极层包括依次形成于所述外延层上的电流扩展层、反射层及金属键合层。

优选地，所述电流扩展层和反射层为图形化结构。

优选地，所述金属键合层通过图形化的电流扩展层和反射层与所述外延层接触，并通过步骤3)中的退火处理增强所述金属键合层与所述外延层的粘附性。

优选地，所述步骤3)中的退火气氛为氮气气氛、氧气气氛或者真空气氛。

优选地，所述步骤3)中的退火温度为200℃～500℃。

优选地，所述步骤3)中的退火时间为2min～30min。

优选地，所述步骤3)中的热退火设备为快速退火炉或者常规炉管。