垂直型LED结构及其制作方法技术

本发明专利技术提出了一种垂直型LED结构及其制作方法，在使用激光剥离去除生长衬底后，不再整面去除未掺杂层，仅在未掺杂层上形成沟槽并暴露出N-GaN，接着在沟槽内的N-GaN上形成N型电极，从而借助未掺杂层的保护，避免激光光斑交界对N-GaN造成损伤，从而减少芯片的漏电，提高芯片的光电转换效率，增加发光亮度，并且将N型电极限制在沟槽内，能够增加电极的牢固性。

【技术实现步骤摘要】
垂直型LED结构及其制作方法
本专利技术涉及LED制作领域，尤其涉及一种垂直型LED结构及其制作方法。
技术介绍
近年来，对于大功率照明发光二极管（Light-Emitting Diode,LED)的研究已经成 为趋势，然而传统同侧结构的LED芯片存在电流拥挤、电压过高和散热难等缺点，很难满足 大功率的需求，而垂直LED芯片不仅可以有效地解决大电流注入下的拥挤效应，还可以缓 解大电流注入所引起的内量子效率降低，改善垂直LED芯片的光电性能。GaN基垂直结构的 LED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，在通用照明、景观 照明、特种照明、汽车照明中被广泛应用。 目前垂直LED芯片的制备工艺主要为，在衬底上（一般为蓝宝石材料）生长 GaN在该GaN基外延层上制作接触层和金属反光镜层，然后采用电镀或基板键合（Wafer bonding)的方式制作导热性能良好的导热基板，同时也作为GaN基外延层的新衬底，再通 过激光剥离的方法使蓝宝石衬底和GaN基外延层分离，外延层转移到金属基板上，这样使 得LED芯片的散热性能会更好，之后再形成N型电极和P型电极。 具体的，请参考图1，图1为现有技术中垂直LED芯片的结构示意图；所述结构包 括依次连接的P型电极10、P型GaN层20、量子阱层30、N型GaN层40以及N型电极50。 目前，在蓝宝石衬底上生长外延层后制作垂直结构LED通常采用激光剥离（LL0) 技术将原有的蓝宝石衬底剥离，外延层转移至导热性及导电性更好的Si或WCu衬底上。在 进行大尺寸芯片剥离时，传统的垂直结构LED都是采用大面积刻蚀将UID-GaN(未掺杂的 GaN)整个刻掉，在N-GaN表面做电极，形成欧姆接触。由于组合出来的大激光光斑很难保证 能量的均匀性，实际使用的激光光斑大小有限，在进行激光剥离时导致每颗芯片晶粒（Die) 上会有很多的激光光斑交界（overlap)损伤。在大面积的刻蚀WD-GaN时，因激光剥离时 产生的overlap损伤会被加深在N型GaN上产生微米级的损伤构成漏电通道，不可避免的 会造成N-GaN的损伤，影响器件的电性能及发光亮度，造成垂直结构LED芯片容易漏电及光 效低等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种垂直型LED结构及其制作方法，可减少激光光斑交界 损伤导致的漏电，从而保证较高的光电转换效率，增加发光亮度。 为了实现上述目的，本专利技术提出了一种垂直型LED制作方法，包括步骤： 提供生长衬底，在所述生长衬底上形成有外延层，所述外延层包括依次形成的未 掺杂层、N-GaN、量子阱和P-GaN，所述未掺杂层形成于所述生长衬底上； 在所述P-GaN表面形成金属电极； 在所述金属电极上形成键合衬底； 采用激光剥离去除所述生长衬底，暴露出所述未掺杂层； 刻蚀所述未掺杂层，形成沟槽，所述沟槽暴露出所述N-GaN ; 在所述沟槽中形成N型电极，所述N型电极与所述N-GaN相连。 进一步的，在所述的垂直型LED制作方法中，在所述N型电极形成之前，对所述未 掺杂层进行表面粗化处理，所述粗化处理为湿法刻蚀，所使用的溶液为Κ0Η或H 2S04。 进一步的，在所述的垂直型LED制作方法中，在所述N型电极形成之后，在所述未 掺杂层表面形成保护层，其材质为Si0 2。 进一步的，在所述的垂直型LED制作方法中，所述沟槽的开口大小范围是70 μ m? 120 μ m〇 进一步的，在所述的垂直型LED制作方法中，所述未掺杂层厚度为2 μ m?4 μ m。 进一步的，在所述的垂直型LED制作方法中，所述沟槽的深度为2μπι?4μπι。 进一步的，在所述的垂直型LED制作方法中，所述金属电极依次包括电流扩展层、 反射镜以及金属键合层，所述电流扩展层与所述P-GaN相连，所述反射镜位于所述电流扩 展层和金属键合层之间。 进一步的，在所述的垂直型LED制作方法中，所述电流扩展层的材质为ΙΤ0、Ζη0或 ΑΖ0。 进一步的，在所述的垂直型LED制作方法中，所述反射镜的材质为Α1或Ag。 进一步的，在所述的垂直型LED制作方法中，所述金属键合层的材质为Au-Au或 Au_Sn〇 进一步的，在所述的垂直型LED制作方法中，所述键合衬底的材质为Si、WCu或 MoCu〇 进一步的，在所述的垂直型LED制作方法中，所述N型电极的材质为Ni、Au、A1、Ti、 Pt、Cr、Ni/Au 合金、Al/Ti/Pt/Au 或 Cr/Pt/Au。 进一步的，本专利技术还提出了一种垂直型LED结构，采用如上文所述的垂直型LED制 作方法形成，所述结构依次包括：键合衬底、金属电极、P-GaN、量子阱、N-GaN、未掺杂层和N 型电极，其中，所述未掺杂层设有沟槽，所述N型电极形成于所述沟槽内，并与所述N-GaN相 连。 与现有技术相比，本专利技术的有益效果主要体现在：在使用激光剥离去除生长衬底 后，不再整面去除未掺杂层，仅在未掺杂层上形成沟槽并暴露出N-GaN，接着在沟槽内的 N-GaN上形成N型电极，从而借助未掺杂层的保护，避免激光光斑交界对N-GaN造成损伤，从 而减少芯片的漏电，提高芯片的光电转换效率，增加发光亮度，并且将N型电极限制在沟槽 内，能够增加电极的牢固性。 【附图说明】 图1为现有技术中垂直LED芯片的结构示意图； 图2为本专利技术一实施例中垂直型LED制作方法的流程图； 图3至图9为本专利技术一实施例中垂直型LED制作过程中的剖面示意图。 【具体实施方式】 下面将结合示意图对本专利技术的垂直型LED结构及其制作方法进行更详细的描述， 其中表示了本专利技术的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本专利技术， 而仍然实现本专利技术的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛 知道，而并不作为对本专利技术的限制。 为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能 和结构，因为它们会使本专利技术由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开 发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的 限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费 时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。 在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本专利技术。根据下面说明和权利要 求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非 精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。 请参考图2,在本实施例中，提出了一种垂直型LED制作方法，包括步骤： S100:提供生长衬底，在所述生长衬底上形成有外延层，所述外延层包括依次形成 的未掺杂层、N-GaN、量子讲和P-GaN，所述未掺杂层形成于所述生长衬底上； S200 :在所述P-GaN表面形成金属电极； S300 :在所述金属电极上形成键合衬底； S400 :米用激光剥离去除所述生长衬底，暴露出所述未掺杂层； S500 :刻蚀所述未掺杂层，形成沟槽，所述沟槽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种垂直型LED制作方法，包括步骤：提供生长衬底，在所述生长衬底上形成有外延层，所述外延层包括依次形成的未掺杂层、N‑GaN、量子阱和P‑GaN，所述未掺杂层形成于所述生长衬底上；在所述P‑GaN表面形成金属电极；在所述金属电极上形成键合衬底；采用激光剥离去除所述生长衬底，暴露出所述未掺杂层；刻蚀所述未掺杂层，形成沟槽，所述沟槽暴露出所述N‑GaN；在所述沟槽中形成N型电极，所述N型电极与所述N‑GaN相连。

【技术特征摘要】
1. 一种垂直型LED制作方法，包括步骤： 提供生长衬底，在所述生长衬底上形成有外延层，所述外延层包括依次形成的未掺杂 层、N-GaN、量子阱和P-GaN，所述未掺杂层形成于所述生长衬底上； 在所述P-GaN表面形成金属电极； 在所述金属电极上形成键合衬底； 采用激光剥离去除所述生长衬底，暴露出所述未掺杂层； 刻蚀所述未掺杂层，形成沟槽，所述沟槽暴露出所述N-GaN ; 在所述沟槽中形成N型电极，所述N型电极与所述N-GaN相连。2. 如权利要求1所述的垂直型LED制作方法，其特征在于，在所述N型电极形成之 前，对所述未掺杂层进行表面粗化处理，所述粗化处理为湿法刻蚀，所使用的溶液为KOH或 H2S04。3. 如权利要求1所述的垂直型LED制作方法，其特征在于，在所述N型电极形成之后， 在所述未掺杂层表面形成保护层，其材质为Si0 2。4. 如权利要求1所述的垂直型LED制作方法，其特征在于，所述沟槽的开口大小范围是 70 μ m ?120 μ m〇5. 如权利要求4所述的垂直型LED制作方法，其特征在于，所述未掺杂层厚度为 2 μ m ~ 4 μ m。6. 如权利要求4所述的垂直型LED制作方法，其特征在于，所述沟槽的深度为2 μ m? 4 μ m...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕孟岩，童玲，张琼，张宇，
申请(专利权)人：映瑞光电科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31