[发明专利]一种垂直结构LED晶圆及剥离方法

说明书

本发明公开了一种垂直结构LED晶圆，包括蓝宝石衬底；设置在蓝宝石衬底上的发光结构，所述发光结构还包括沟道槽，所述沟道槽刻蚀至第一半导体层，其宽度为10‑100μm；设置在沟道槽侧壁上的绝缘层；设置在沟道槽内的第一金属层，所述第一金属层与第一半导体层连接；设置在第一金属层上的第二金属层；设置在第二金属层和电流扩展层上的第三金属层；设置在硅衬底上的焊料层，其中，所述焊料层与第三金属层共晶形成一整体，以将硅衬底连接在发光结构上。相应地，本发明还提供了一种剥离方法。本发明的垂直结构LED晶圆，通过沟道槽、第一金属层、第二金属层的相互配合，以提高剥离衬底的良率，降低生产成本。

技术领域

本发明涉及发光二极管技术领域，尤其涉及一种垂直结构LED晶圆及剥离方法。

背景技术

LED(Light Emitting Diode，发光二极管)是一种利用载流子复合时释放能量形成发光的半导体器件，垂直LED芯片具有耗电低、色度纯、寿命长、体积小、响应时间快、节能环保等诸多优势。

LED的结构主要包括正装结构、倒装结构与垂直结构，正装结构正面出光，电极会阻挡出光，而倒装结构背面出光，出光量较大，但是这两种结构都具有电流拥挤效应以及蓝宝石衬底散热问题，从而影响了LED器件的效率及寿命，而垂直结构可以克服这些问题，具有散热快，电流扩散均匀，发光效率高，出光面积大等优点。但是，垂直结构的制作工艺复杂，P电极需要经过制作电流扩散层、反射镜层、键合与剥离过程，剥离后还需要制作N电极。制作垂直结构 LED芯片的三种衬底中，碳化硅与硅衬底各自存在技术以及成本的问题，难以得到广泛应用。而蓝宝石衬底是市场的主流技术路线，已得到广泛应用。但是，用蓝宝石衬底制作垂直结构LED芯片，激光剥离蓝宝石衬底是一项极其关键的工艺，激光剥离会产生高温与气体冲击，损伤外延材料而且剥离后会导致产品良率低，造成制作成本高，产品寿命短，发光效率低。

短紫外激光(波长为248nm、193nm)剥离技术早在90年代就已经出现，主要应用于垂直结构LED芯片剥离蓝宝石衬底上。其技术特点主要是利用材料带隙能量的不同，激光透过蓝宝石被较低带隙能量的膜层吸收并分解，从而达到蓝宝石与外延层脱离的效果。在这个过程中由于快速的分解产生气体，产生一个局部的爆炸冲击波，这个冲击波会对已生长的膜层产生冲击，造成破损。这种破损主要是剥离的冲击超过了最薄弱薄膜之间的粘附力。各个膜层之间粘附力不同，在最薄弱的界面产生裂纹或者直接分开无接触(撕扯、起浮)，从而降低LED芯片的良率，增加生产成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种垂直结构LED晶圆，可用于激光剥离蓝宝石衬底，以提高剥离衬底的良率，降低生产成本。

本发明还要解决的技术问题在于，提供一种剥离方法，以提高剥离蓝宝石衬底的良率，降低生产成本。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种垂直结构LED晶圆，包括：

蓝宝石衬底；

设置在蓝宝石衬底上的发光结构，所述发光结构包括依次设置在蓝宝石衬底上的缓冲层、第一半导体层、有源层、第二半导体层和电流扩展层，所述发光结构还包括沟道槽，所述沟道槽刻蚀至第一半导体层，其宽度为10-100μm；

设置在沟道槽侧壁上的绝缘层；

设置在沟道槽内的第一金属层，所述第一金属层与第一半导体层连接；

设置在第一金属层上的第二金属层；

设置在第二金属层和电流扩展层上的第三金属层；

设置在硅衬底上的焊料层，其中，所述焊料层与第三金属层共晶形成一整体，以将硅衬底连接在发光结构上。

作为上述方案的改进，所述缓冲层由AlN制成，用于吸收激光的能量。