[发明专利]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。制备方法包括步骤：提供生长衬底，形成外延层；于外延层中形成多个间隔分布的第一凹槽；于第一凹槽中形成第一N电极金属层；形成N电极绝缘层；形成P电极金属层以覆盖P型GaN层及N电极绝缘层；将P电极金属层与支撑衬底键合；去除生长衬底；于N型GaN层的表面形成表面绝缘层；于表面绝缘层中形成多个间隔分布的第二凹槽，第二凹槽显露出N型GaN层，第一凹槽和第二凹槽上下对应；形成第二N电极金属层，第二N电极金属层填充第二凹槽，且各第二凹槽内的第二N电极金属层相互电连接。本发明可以有效减少芯片击穿现象，减少绝缘层产生裂纹的现象，能显著减少芯片漏电现象，提高芯片的稳定性和可靠性。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及LED芯片，特别涉及一种垂直LED芯片结构及其制备方法。

背景技术

从LED的结构上来讲，GaN基LED可分为正装结构、倒装结构和垂直结构。传统的正装结构LED芯片在出光、散热等方面存在较大问题，且存在电流拥挤现象，由此限制了其发光效率和可靠性能的进一步提高，难以满足照明市场的需求；倒装结构LED虽然在芯片散热方面有较大改善，但由于仍是同侧电极，因而还是存在电流拥挤现象，而且N电极上的绝缘层因为面积大容易产生裂纹形成漏电；而垂直结构LED芯片可同时解决以上问题，具有出光效率高、在空间上光斑分布均匀及可靠性较高等优点。

垂直结构LED芯片由于采用了导电导热能力良好的键合衬底，因此相比正装和倒装结构LED芯片，在具有良好的散热能力的同时，可以承受更大的工作电流，其亮度和光效显著提升，因此在大功率照明领域有着显著的技术优势。随着显示、智能穿戴和照明应用技术的进一步提升，要求芯片小型化和薄型化，对垂直结构LED芯片带来了更大的挑战，也对芯片的稳定性和可靠性提出了更高的要求。

目前市场上的垂直结构的LED芯片的正面N电极和底面P电极分别在发光层的两侧，电流纵向传输。但是，由于正面N电极和底面P电极分别在发光层的两侧，N电极金属接触区域与P电极金属区域形成正对结构，很容易形成电流对冲并击穿，造成芯片漏电。

基于此，如何制作出稳定性更高的垂直LED芯片结构，是目前急需解决的问题。

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芯片结构及其制作方法，用于解决现有技术中的垂直结构的LED芯片，其正面N电极和底面P电极分别在发光层的两侧，N电极金属接触区域与P电极金属区域形成正对结构，很容易形成电流对冲并击穿，造成芯片漏电等问题。

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，包括步骤：

提供生长衬底，于所述生长衬底上形成外延层，所述外延层自下而上包括N型GaN层、多量子阱层及P型GaN层；

于所述外延层中形成多个间隔分布的第一凹槽，所述第一凹槽贯穿所述P型GaN层和多量子阱层，且显露出所述N型GaN层；

于所述第一凹槽中形成第一N电极金属层，所述第一N电极金属层与所述P型GaN层及多量子阱层之间具有间隙；

于所述第一N电极金属层的上表面和侧面形成N电极绝缘层，所述N电极绝缘层填充所述第一N电极金属层与所述P型GaN层及多量子阱层之间的间隙；

形成P电极金属层，所述P电极金属层覆盖所述P型GaN层及所述N电极绝缘层；

将所述P电极金属层背离所述P型GaN层的表面与支撑衬底键合；

去除所述生长衬底以得到预处理结构，所述N型GaN层显露于所述预处理结构的表面；

于显露出的所述N型GaN层的表面形成表面绝缘层；

于所述表面绝缘层中形成多个间隔分布的第二凹槽，所述第二凹槽显露出所述N型GaN层，所述第一凹槽和第二凹槽上下对应；