[发明专利]一种无漏电MESA切割道3D通孔超结构LED芯片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种无漏电MESA切割道3D通孔超结构LED芯片及其制备方法，包括在外延衬底上制备n型掺杂GaN层，InGaN/GaN多量子阱层，p型掺杂GaN层，再在LED外延片表面制备纳米Ag基反射镜，反射镜保护层、MESA开孔、绝缘层；再填充孔内的N金属电极及键合层金属；然后将LED外延层转移至Si衬底上；接着采用干湿法相结合的方法制备MESA切割道；再制备钝化层PA、P电极图案、P电极金属，形成LED芯片。本发明通过优化干、湿法刻蚀MESA切割道的厚度比值，获得切割道边缘整齐，无腐蚀液内渗，无白边，无金属侧壁攀爬及反溅且工艺稳定易控制的GaN MESA切割道，也解决了LED芯片漏电问题。

技术领域

本发明涉及LED制造领域，特别涉及一种无漏电MESA切割道3D通孔超结构LED芯片及其制备方法。

背景技术

随着LED在照明领域的逐步应用，市场对白光LED光效的要求越来越高，目前LED市场涌现的GaN基垂直线形结构LED芯片，因其具有单面出光，良好的散热能力，能够承受大电流注入，成本为正装结构的几分之一等一系列优势，正在逐步替代蓝宝石基水平结构LED芯片，成为大功率LED市场的首选品。但垂直线形结构LED同样具有其缺点，其一，由于其N电极置于出光面，存在严重的电极挡光问题；其二，位于电极线下的电流扩展层（CBL）制造的电流扩展能力属于2D层面，未能在整个外延层形成良好均匀的电流扩展能力；其三，电流扩展能力不足不能够满足其在超电流下驱动的条件。而3D 通孔超结构芯片是采用光刻配合干法刻蚀的方法在外延片p-GaN表面进行打孔，孔一直延伸至n-GaN，在孔内沉积金属电极。因此，孔周围是一个3D层面的电流扩展，远优于垂直线形结构的2D电流扩展；分布均匀的孔能够提升n-GaN表面的2D电流扩展能力；所以，3D 通孔超结构除了完美继承垂直线形结构的优点之外，还将线形结构的2D电流扩展能力转化为3D电流扩展能力，使其电流分布均匀性，光效大幅提升。其二，优异的电流扩展能力能够给通孔结构芯片带来优秀的超电流驱动能力，超电流驱动LED照明已成为发展趋势，未来将有更多领域将要应用大功率LED照明，如车用照明，商用照明，路灯照明，智能家居照明等等。因此，超驱动照明具有强大的市场发展前景和潜力。

虽然3D通孔超结构LED芯片在拥有如此多的优点，但其也存在不小的难度，MESA切割道漏电就是其中存在的重要问题, 切割道漏电会导致漏电流良率不达标, 导致LED芯片电性能不达标。目前切割道的开孔方式主要有两种，一种是用化学溶液进行湿法腐蚀，另外一种是通过电感耦合等离子体刻蚀工艺进行干法刻蚀。湿法腐蚀存在MESA切割道白边、切割道边缘外观良率不达标，切割道边缘腐蚀液渗入半导体及金属层、腐蚀工艺不稳定，难控制等缺点；而干法刻蚀虽然能够解决切割道边缘外观不良，工艺不稳定的缺点，但也存在等离子体过轰导致的金属反溅，金属攀爬至MESA侧壁等问题，这些问题都会导致不同程度的切割道漏电，因此解决上述难题是实现高性能、高良率3D通孔超结构LED芯片制备的必由之路，也是实现大功率，超驱动LED照明技术的必由之路。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种无漏电MESA切割道3D通孔超结构LED芯片及其制备方法，能够解决湿法腐蚀或者干法刻蚀中存在的关键问题，从而实现高性能、高良率3D通孔超结构LED芯片制备，也是实现大功率，超驱动LED照明技术。

首先在外延衬底上外延生长LED外延片，包括生长在外延衬底上的n型掺杂GaN薄膜，生长在n型掺杂GaN薄膜上的InGaN/GaN多量子阱，生长在InGaN/GaN量子阱上的p型掺杂GaN薄膜。