[发明专利]GaN基LED垂直结构芯片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种GaN基LED垂直结构芯片及其制备方法，所述芯片包括：依次堆叠的未掺杂层、N‑GaN层、量子阱层和P‑GaN层；凹槽，凹槽贯穿P‑GaN层和量子阱层且暴露N‑GaN层，透明导电层，其形成于P‑GaN层上，其靠近凹槽的侧壁的边缘和凹槽的侧壁之间的间距处于预设范围内；反射层，形成于透明导电层上；第一绝缘层，其形成于反射层上且覆盖凹槽的侧壁和P‑GaN层；阻挡层，形成于反射层上；第二绝缘层，形成于阻挡层和第一绝缘层上；键合衬底以及位于键合衬底上的键合层，键合层填充凹槽以与N‑GaN层电性连接；以及P电极，形成于P‑GaN层、量子阱层、N‑GaN层和未掺杂层的一侧，并通过阻挡层与P‑GaN层电性连接，本发明提高了芯片的出光率。

技术领域

本发明涉及LED芯片制造领域，特别涉及一种GaN基LED垂直结构芯片及其制备方法。

背景技术

当前的GaN基LED的结构划分为正装结构、倒装结构和垂直结构。正装结构LED有两个明显的缺点，首先正装结构的LED的p、n电极在LED的同一侧，电流须横向流过n-GaN层，导致电流拥挤，局部发热量高，限制了驱动电流；其次，由于蓝宝石衬底(生长衬底)的导热性差，严重的阻碍了热量的散失。为了解决散热问题，美国Lumileds Lighting公司发明了倒装芯片(Flipchip)技术，其散热效果有很大的改善，但是通常的GaN基倒装结构LED仍然是横向结构，电流拥挤的现象还是存在，仍然限制了驱动电流的进一步提升。

相比于传统的GaN基LED正装和倒装结构，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。

现有大部分GaN基LED垂直结构芯片的P-GaN层表面是依次由P-GaN层和Ag层组成的叠层结构，Ag层同时作为欧姆接触和反射镜的作用。但上述结构或出现P-GaN层与Ag层之间粘附性异常的问题，因此进一步提出了分别在所述P-GaN层表面上分别形成起到欧姆接触作用的透明导电层(透明导电层)和起到反射镜作用的反射层；此种结构可以避免P-GaN层与Ag层之间粘附性异常的问题，同时也能起到较强的反射作用，更具有将透明导电层与反射层从设计上做分离，灵活性更强的优势。

研究发现，透明导电层的所述透明导电层靠近所述凹槽的侧壁的边缘到所述凹槽的侧壁的距离的大小会影响所述GaN基LED垂直结构芯片的出光率。

发明内容

本发明的目的是提供一种GaN基LED垂直结构芯片及其制备方法，通过改变透明导电层的尺寸，使得透明导电层暴露出N-GaN层和靠近凹槽的侧壁顶部的部分P-GaN层，使得所述透明导电层靠近所述凹槽的侧壁的边缘到所述凹槽的侧壁的距离处于预设范围内，实现提高GaN基LED垂直结构芯片的出光率的目的。

为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种GaN基LED垂直结构芯片，包括：依次堆叠的未掺杂层、N-GaN层、量子阱层和P-GaN层；凹槽，所述凹槽贯穿所述P-GaN层和量子阱层且暴露所述N-GaN层；透明导电层，其形成于所述P-GaN层上，所述透明导电层暴露所述N-GaN层和靠近所述凹槽的侧壁顶部的部分P-GaN层，所述透明导电层靠近所述凹槽的侧壁的边缘和所述凹槽的侧壁之间的间距处于预设范围内；反射层，形成于所述透明导电层上；第一绝缘层，所述第一绝缘层形成于所述反射层上且覆盖所述凹槽的侧壁和暴露的所述部分P-GaN层；阻挡层，形成于所述反射层上。第二绝缘层，形成于所述阻挡层和第一绝缘层上；键合衬底以及位于所述键合衬底上的键合层，所述键合层面向所述第二绝缘层，且填充所述凹槽以与所述N-GaN层电性连接；钝化层，覆盖所述P-GaN层、量子阱层、N-GaN层和未掺杂层的侧壁以及所述第一绝缘层上；以及P电极，形成于所述P-GaN层、量子阱层、N-GaN层和未掺杂层的一侧，并通过所述阻挡层与所述P-GaN层电性连接。