一种垂直结构发光二极管及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种垂直结构发光二极管及其制造方法，该垂直结构发光二极管包括：键合衬底；金属键合层；金属阻挡层，位于所述金属键合层的背离键合衬底的一侧；反射层，位于所述金属阻挡层的背离键合衬底的一侧；透明导电层，位于所述反射层的背离键合衬底的一侧；发光外延结构，包括依次层叠于所述透明导电层的背离键合衬底的一侧的P‑GaN层、活性层、N‑GaN层；N电极，位于所述N‑GaN层的背离键合衬底的一侧；荧光粉涂层，位于所述N‑GaN层的背离所述键合衬底的一侧；P电极，位于所述键合衬底的背离发光外延结构的一侧上。该垂直结构发光二极管能够显著增强键合衬底与金属阻挡层的连接强度，避免高温破坏反射层或透明导电层与P型GaN的接触特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发光器件
，具体地说，涉及一种垂直结构发光二极管及其制造方法。
技术介绍
发光二极管(LightEmittingDiode，简称LED)是一种半导体发光器件，具有亮度高、功耗低、寿命长、工作电压低、易集成化等优点，广泛应用在仪表指示灯、显示屏、电子广告牌以及各种照明设备中。CN101599523A公开了一种采用导电聚合物转移的垂直结构LED芯片及其制造方法，该垂直结构LED芯片采用高热导率材料作为支撑衬底，在该支撑衬底上依次设置有高热导率的导电聚合物、反射层、ITO透明导电层、LED外延层和N型电极，其中反射层的材料为Al、Ag或Pt。CN101599523A中，虽然采用导电聚合物能够提高LED芯片的散热效率和性能，但垂直结构LED芯片的制造方法中涉及将导电聚合物转移到高热导率衬底上，该过程温度通常比较高，而当温度比较高时，就会破坏反射层或透明导电层与P型GaN的接触特性，导致垂直结构LED芯片的发光效率下降。同时，CN101599523A中的导电聚合物为导电胶，长期使用容易发生老化，粘结强度下降，导致高热导率衬底容易脱落。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术一方面提供一种垂直结构发光二极管，包括：键合衬底；金属键合层，包括依次位于所述键合衬底上的第二金属键合层和第一金属键合层；金属阻挡层，位于所述金属键合层的背离所述键合衬底的一侧；反射层，位于所述金属阻挡层的背离所述键合衬底的一侧；透明导电层，位于所述反射层的背离所述键合衬底的一侧；发光外延结构，包括依次层叠于所述透明导电层的背离所述键合衬底的一侧的P-GaN层、活性层、N-GaN层；N电极，位于所述N-GaN层的背离所述键合衬底的一侧，并覆盖所述N-GaN层的背离所述键合衬底的部分表面；荧光粉涂层，位于所述N-GaN层的背离所述键合衬底的一侧，并覆盖所述N-GaN层的背离所述键合衬底的至少部分表面；P电极，位于所述键合衬底的背离所述发光外延结构的一侧上。优选地，所述金属阻挡层包括交替层叠的第一金属阻挡层和第二金属阻挡层。优选地，所述第一金属阻挡层的材料选自钨钛合金，所述第二金属阻挡层的材料选自铂或钛。优选地，所述第一金属阻挡层的厚度为50～200nm，所述第二金属阻挡层的厚度为20～100nm。优选地，所述荧光粉涂层还覆盖所述N电极的背离所述键合衬底的部分表面。优选地，所述荧光粉涂层的材料包括荧光粉和基材。优选地，所述荧光粉选自黄色荧光粉、红色荧光粉、绿色荧光粉中的至少一种。优选地，所述基材为硅胶。优选地，所述荧光粉涂层的厚度为5μm～150μm。优选地，所述第一金属键合层和第二金属键合层选自Ni层/Sn层、Ni层/Au层/Sn层、Au层/Sn层或单层的Au层。优选地，所述金属键合层的厚度为100nm～5000nm。优选地，所述N-GaN层的背离所述键合衬底的表面具有粗化结构。本专利技术另一方面提供一种垂直结构发光二极管的制造方法，包括以下步骤：提供一基板，在所述基板上依次形成未掺杂GaN缓冲层和发光外延结构，所述发光外延结构包括依次层叠于所述未掺杂GaN缓冲层上的N-GaN层、活性层、P-GaN层；在所述发光外延结构的P-GaN层的背离所述基板的一侧依次形成透明导电层、反射层、金属阻挡层和第一金属键合层；提供一键合衬底，在所述键合衬底的相对的两面上分别形成第二金属键合层和P电极；将所述基板上的第一金属键合层与所述键合衬底上的第二金属键合层键合形成金属键合层；移除所述基板和未掺杂GaN缓冲层，露出所述发光外延结构；在所述发光外延结构的N-GaN层的背离所述键合衬底的部分表面形成N电极，并在所述N电极的背离所述键合衬底的至少部分表面形成保护层；在所述发光外延结构的N-GaN层的背离所述键合衬底的至少部分表面形成荧光粉涂层；移除所述保护层，露出所述N电极，得到所述垂直结构发光二极管。优选地，在移除所述基板和未掺杂GaN缓冲层后，还包括，在垂直于所述键合衬底的表面方向上，刻蚀部分所述发光外延结构、部分透明导电层和部分反射层，形成所述发光外延结构的芯片沟道。优选地，在形成所述发光外延结构的芯片沟道后，还包括，对所述发光外延结构的N-GaN层的背离所述键合衬底的表面进行粗糙化处理。优选地，在所述发光外延结构的N-GaN层的部分上表面形成荧光粉涂层时，所述荧光粉涂层还覆盖所述N电极的背离所述键合衬底的至少部分表面和保护层的背离所述键合衬底的表面；在移除所述保护层之前，还包括对所述荧光粉涂层进行平坦化处理，以露出所述保护层。与现有技术相比，本专利技术提供的垂直结构发光二极管及其制造方法至少具有以下有益效果：一方面，通过在键合衬底上设置第一金属键合层和第二金属键合层，能够显著增强键合衬底与金属阻挡层的连接强度，避免将金属键合层直接键合在键合衬底上时，高温破坏反射层或透明导电层与P型GaN的接触特性；另一方面，通过在金属键合层和反射层之间设置金属阻挡层，能够有效避免第一金属键合层和第二金属键合层的键合温度对反射层或透明导电层造成影响。此外，通过设置荧光粉涂层，能够得到白光垂直结构发光二极管。附图说明图1为本专利技术实施例的垂直结构发光二极管的结构示意图；图2为本专利技术实施例的金属阻挡层的结构示意图；图3A～图3L为本专利技术实施例的垂直结构发光二极管的制造过程示意图。具体实施方式现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本专利技术更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。本专利技术内所描述的表达位置与方向的词，均是以附图为例进行的说明，但根据需要也可以做出改变，所做改变均包含在本专利技术保护范围内。请参照图1，本专利技术提供一种垂直结构发光二极管1，包括：键合衬底10、金属键合层20、金属阻挡层30、反射层40、透明导电层50、发光外延结构60、N电极70、荧光粉涂层90和P电极80。其中，键合衬底10优选由高热导率材料制成，可选地，高热导率材料包括但不限于硅(Si)、铜(Cu)、钼(Mo)、铜钼(CuMo)。金属键合层20位于键合衬底10上，包括第一金属键合层21和第二金属键合层22，与现有技术采用导电聚合物作为键合层材料相比，本专利技术的金属键合层20能够显著增强键合衬底10与金属阻挡层30的连接强度，随时间变化不会发生老化等现象。其中，第一金属键合层21和第二金属键合层22用于在制造垂直结构发光二极管1时，将分别位于基板上的第一金属键合层21和位于键合衬底10上的第二金属键合层22进行键合并连接在一起，第一金属键合层21和第二金属键合层22的键合温度低于将金属键合层20直接键合在键合衬底10上的温度，因此，本专利技术通过设置第一金属键合层21和第二金属键合层22，能够避免将金属键合层20直接键合在键合衬底10上时，高温破坏反射层40或透明导电层50与P型GaN的接触特性。在一较佳实施例中，第一金属键合层21和第二金属键合层22选自Ni层/Sn层、Ni层/Au层/Sn层、Au层/Sn层或单层的Au层，其中，Ni层/Sn层表示第一金属键合层21或第二金属键合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种垂直结构发光二极管，其特征在于，包括：键合衬底；金属键合层，包括依次位于所述键合衬底上的第二金属键合层和第一金属键合层；金属阻挡层，位于所述金属键合层的背离所述键合衬底的一侧；反射层，位于所述金属阻挡层的背离所述键合衬底的一侧；透明导电层，位于所述反射层的背离所述键合衬底的一侧；发光外延结构，包括依次层叠于所述透明导电层的背离所述键合衬底的一侧的P‑GaN层、活性层、N‑GaN层；N电极，位于所述N‑GaN层的背离所述键合衬底的一侧，并覆盖所述N‑GaN层的背离所述键合衬底的部分表面；荧光粉涂层，位于所述N‑GaN层的背离所述键合衬底的一侧，并覆盖所述N‑GaN层的背离所述键合衬底的至少部分表面；P电极，位于所述键合衬底的背离所述发光外延结构的一侧上。

【技术特征摘要】
1.一种垂直结构发光二极管，其特征在于，包括：键合衬底；金属键合层，包括依次位于所述键合衬底上的第二金属键合层和第一金属键合层；金属阻挡层，位于所述金属键合层的背离所述键合衬底的一侧；反射层，位于所述金属阻挡层的背离所述键合衬底的一侧；透明导电层，位于所述反射层的背离所述键合衬底的一侧；发光外延结构，包括依次层叠于所述透明导电层的背离所述键合衬底的一侧的P-GaN层、活性层、N-GaN层；N电极，位于所述N-GaN层的背离所述键合衬底的一侧，并覆盖所述N-GaN层的背离所述键合衬底的部分表面；荧光粉涂层，位于所述N-GaN层的背离所述键合衬底的一侧，并覆盖所述N-GaN层的背离所述键合衬底的至少部分表面；P电极，位于所述键合衬底的背离所述发光外延结构的一侧上。2.根据权利要求1所述的垂直结构发光二极管，其特征在于，所述金属阻挡层包括交替层叠的第一金属阻挡层和第二金属阻挡层。3.根据权利要求2所述的垂直结构发光二极管，其特征在于，所述第一金属阻挡层的材料选自钨钛合金，所述第二金属阻挡层的材料选自铂或钛。4.根据权利要求2所述的垂直结构发光二极管，其特征在于，所述第一金属阻挡层的厚度为50～200nm，所述第二金属阻挡层的厚度为20～100nm。5.根据权利要求1所述的垂直结构发光二极管，其特征在于，所述荧光粉涂层还覆盖所述N电极的背离所述键合衬底的部分表面。6.根据权利要求1所述的垂直结构发光二极管，其特征在于，所述荧光粉涂层的材料包括荧光粉和基材。7.根据权利要求6所述的垂直结构发光二极管，其特征在于，所述荧光粉选自黄色荧光粉、红色荧光粉、绿色荧光粉中的至少一种。8.根据权利要求6所述的垂直结构发光二极管，其特征在于，所述基材为硅胶。9.根据权利要求1所述的垂直结构发光二极管，其特征在于，所述荧光粉涂层的厚度为5μm～150μm。10.根据权利要求1所述的垂直结构发光二极管，其特征在于，所述第一金属键合层和第二金属键合层选自Ni层/Sn层、Ni层/Au层/Sn层、Au层/Sn层或单层的Au层。11.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：章帅，徐慧文，吕孟岩，
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