[发明专利]一种发光高效率反转垂直结构高压芯片及其制备方法

权利要求书

1.一种发光高效率反转垂直结构高压芯片，包括外延层(1)，所述外延层(1)分别是由N型层、发光层MQW和P型层组成，且N型层的顶部固定连接有发光层MQW，所述发光层MQW的顶部固定连接有P型层，其特征在于：所述外延层(1)的P型层上覆有mirror反射层(2)，且mirror反射层(2)上覆有Barrier金属保护层(3)，所述Barrier金属保护层(3)上沉积有PV钝化层(4)，且PV钝化层(4)的上方贴合有桥接扩展电极(5)，所述桥接扩展电极(5)上贴合有金属导电基板(6)，所述外延层(1)内部的两侧分别安装有P-pad层(7)和N-pad层(9)，且P-pad层(7)和N-pad层(9)与外延层(1)之间贴合有PV绝缘层(8)。

2.根据权利要求1所述的一种发光高效率反转垂直结构高压芯片，其特征在于：所述外延层(1)的材质为Si或AL2O3。

3.根据权利要求1所述的一种发光高效率反转垂直结构高压芯片，其特征在于：所述mirror反射层(2)是由Pt、TiW或Ag中的一种或多种金属组成的单层或多层金属薄膜层。

4.根据权利要求1所述的一种发光高效率反转垂直结构高压芯片，其特征在于：所述Barrier金属保护层(3)是由Ti、Pt、Ni或Au中的一种或多种金属组成的单层或多层金属薄膜层。

5.根据权利要求1所述的一种发光高效率反转垂直结构高压芯片，其特征在于：所述PV钝化层(4)和PV绝缘层(8)均是由Si、SiNx或SiOx绝缘材料组成。

6.根据权利要求1所述的一种发光高效率反转垂直结构高压芯片，其特征在于：所述桥接扩展电极(5)、P-pad层(7)和N-pad层(9)均是由Cr铬、AL铝、Ti钛、Pt铂、Au金、或金合金，具有反射能力的金属导电材料组成。

7.根据权利要求1所述的一种发光高效率反转垂直结构高压芯片，其特征在于：所述金属导电基板(6)在制作接触层Ag、TiW、Pt和Ti，可以同SiOx及Cu形成良好的欧姆接触，后制作100-200um的Cu制得。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种发光高效率反转垂直结构高压芯片，其特征在于：所述其制备方法具体包括以下步骤：

S1、首先在外延层(1)的P型层上做PV钝化层(4)，PV是为了在深刻蚀过程保护P型层不受损，按照掩模工艺做ICP或激光深刻蚀6-10um，蚀刻露出衬底层，制作独立单元隔离沟槽，沟槽深度由外延层厚度决定，可以到6-10um，蚀刻侧壁倾角45-90°，便于PV绝缘层(8)的包覆绝缘；

S2、在P型层上按照图形化掩模设计制作MESA图形，通过ICP蚀刻，蚀刻出N-GaN台阶，露出N型GaN；

S3、然后在外延层(1)的P型层上通过金属溅射技术完成mirror蒸镀，可做成单层或者多层，通过光罩腐蚀技术完成mirror蚀刻，通过蒸镀设备做出mirror反射层(2)，需要具有高的反射率，mirror反射层(2)的厚度为0.1-0.5um；

S4、之后在S3制得的mirror反射层(2)上完成Barrier保护层图形光罩和Barrier蒸镀，通过光罩腐蚀技术完成Barrier蚀刻，即可得到Barrier金属保护层(3)，Barrier金属保护层(3)的厚度为0.3-0.8um，Barrier金属保护层(3)较mirror反射层(2)宽，多出1-3um,可对mirror反射层(2)形成包覆，防止金属电极迁移，且同mirror反射层(2)间具有良好的欧姆接触；

S5、在S4的Barrier层蚀刻后制作沉积PV钝化层(4)，PV钝化层(4)完全覆盖GaN表面，并填充覆盖到所述独立管芯的沟槽，形成30°-90°包覆绝缘，通过光罩蚀刻工艺蚀刻露出N-GaN，在Barrier金属保护层(3)上露出桥接扩展电极图形，侧壁保留用以保护单晶的侧壁绝缘，将单晶隔离；

S6、在蚀刻图形Barrier金属保护层(3)上制作桥接扩展电极，N-GaN制作N型导电电极，桥接扩展电极从单管芯Barrier金属保护层(3)延伸通过沟槽桥接到相邻一颗管芯的N-GaN层，正负极相接，如此将相邻两颗或多颗独立管芯串接，在桥接电极及N型导电电极上沉积PV钝化层(4)，保护N型导电电极，填平MESA台阶，通过光罩蚀刻技术露出P-GaN面上的Barrier金属保护层(3)上露出桥接扩展电极，其他区域PV绝缘保护，在PV钝化层(4)及Barrier金属保护层(3)上露出桥接扩展电极上制作接触层，接触层可以是Ag、TiW、Pt、Ti单层或多层组合制程，可以与金属导电基板通过键合技术形成良好欧姆接触，金属导电基板(6)可以是Cu基板，但是不限制为Cu；

S7、在芯片的另一面，通过行业内熟知的蚀刻技术剥离掉衬底，露出外延层即N型GaN，可以是规则的粗糙表面有规律的图形，也可以是不规则的表面，N型外延层的表面形貌是不规则的六棱锥，在N-GaN通过光罩图形蚀刻形成通孔，引出P-pad层(7)和N-pad层(9)，N面蚀刻至桥接扩展电极(5)，P面蚀刻到mirror反射层(2)，通孔是通过一种气体蚀刻掉外延层(1)，遇到桥接扩展电极N型导电电极底层金属截止，遇到P型层上覆盖的mirror反射层(2)底层金属截止，此蚀刻气体对导电电极及反射层底层金属无反应力；

S8、在通孔形成后，沉积PV绝缘层(8)，用于侧壁绝缘及N-GaN保护，通过光罩图形化设计，N-pad层(9)蚀刻至桥接扩展电极(5)，P-pad层(7)蚀刻到mirror反射层(2)，在所述PV光刻图形后，制作沉积P/N电极焊盘，同N型导电层和mirror反射层(2)形成良好的欧姆接触，制作形成单晶的串联，即可形成可承受大电流源驱动的高压高亮芯片。