[发明专利]一种垂直结构LED芯片及其制作方法

说明书

本发明提供了一种垂直结构LED芯片及其制作方法，本发明提供的垂直结构LED芯片，通过在基板表面依次设置键合层、防扩散层、金属反射镜以及外延叠层；其中，所述防扩散层用于防止所述键合层的金属扩散，从而提高产品的可靠性以及外量子效率，此外，所述防扩散层层叠于所述金属反射镜的表面，亦可同步实现金属反射镜中的金属迁移；进一步地，将所述键合层设置为包括含有Sn合金的键合层，将低成本金属Sn代替贵金属Au，可明显降低LED芯片的制造成本。

技术领域

本发明涉及发光二极管领域，尤其涉及一种垂直结构LED芯片及其制作方法。

背景技术

现有的发光二极管包括水平类型和垂直类型。垂直类型的发光二极管通过把半导体垒晶叠层转移到其它的基板如硅、碳化硅或金属基板上，并移除原始外延生长的衬底的工艺获得，相较于水平类型，可以有效改善外延生长衬底带来的吸光、电流拥挤或散热性差的技术问题。衬底的转移一般采用键合工艺，键合主要通过金属-金属高温高压键合，即在半导体垒晶叠层一侧与基板之间形成金属键合层。半导体垒晶叠层的另一侧提供出光侧，出光侧配置有一打线电极提供电流的注入或流出，半导体垒晶叠层的下方的基板提供电流的流出或流入，由此形成电流垂直经过半导体垒晶叠层的发光二极管。

在其制备过程，键合金属大多为Au-Au、Au-In或者Au-Sn键合等，然而，由于贵金属Au的引入会严重影响LED的成本。因此，对于如何降低LED成本是目前极为关注的一个话题。将贵金属换成较为廉价的金属是一种很好的选择，因此Ni-Sn键合得到了人们的极大关注。但是Sn作为键合金属，其在熔点以上时很容易迁移，会在高温高压的环境下突破阻挡层的阻挡作用到达外延叠层(如GaN)的表面；具体可参考图1所示的SEM图像及图2所示的FIB图像，图1及图2示意了在GaN外延层与键合层的接触界面存在着Sn金属，说明Sn扩散到了GaN表面；如此，不仅严重降低LED芯片反射层的反射率，影响芯片的光提取效率，键合金属还有可能会扩散至芯片的四周，影响LED的可靠性和稳定性。

目前，降低键合层中Sn的扩散通常通过减少Sn的厚度或降低键合时的温度、压力等。然而，如此，势必会导致在键合时降低了键合金属的流动性，导致键合完毕带来孔洞，最终影响产品的可靠性等。

有鉴于此，本发明人专门设计了一种垂直结构LED芯片及其制作方法，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的在于提供垂直结构LED芯片及其制作方法，以解决现有的垂直结构LED芯片可靠性差的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种垂直结构LED芯片，包括：

基板；

依次层叠于所述基板表面的键合层、防扩散层、金属反射镜以及外延叠层；其中，所述防扩散层用于防止所述键合层的金属扩散；所述外延叠层包括沿第一方向依次堆叠的第二型半导体层、有源区以及第一型半导体层；所述第一方向垂直于所述基板，并由所述基板指向所述外延叠层；

第一电极，其层叠于所述第一型半导体层背离所述有源区的一侧表面；

第二电极，其层叠于所述基板的背面。

优选地，在所述防扩散层背离所述键合层的一侧表面还设有电流阻挡层，且所述电流阻挡层环绕所述金属反射镜而设置。

优选地，所述键合层包括含有Sn合金的键合层。

优选地，所述键合层包括Ni-Sn合金、Au-Sn合金、Ni-Au-Sn合金、Pb-Ag-Sn合金和Pb-Sn合金中的一种或多种。

优选地，所述防扩散层包括Ti、Ni、Pt、TiW、Au中的一种或者几种。

优选地，所述防扩散层包括沿所述键合层表面交替堆叠的Ni层和Ti层；且所述Ni层的总厚度与所述键合层中的Sn的厚度比不小于1:9。