一种垂直结构LED芯片的制造方法技术

一种垂直结构LED芯片的制造方法，仅采用2道光刻工艺，即可完成垂直结构LED芯片的制造，大大简化垂直结构LED芯片的制造工艺，有效降低垂直结构LED芯片的制造难度和成本，使垂直结构LED芯片能实现工业化量产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体光电器件以及半导体照明制造领域，尤其是涉及一种垂直结构LED芯片的制造方法。
技术介绍
LED（LightEmittingDiode，发光二极管）是一种利用载流子复合时释放能量形成发光的半导体器件，LED芯片具有耗电低、色度纯、寿命长、体积小、响应时间快、节能环保等诸多优势。近年来，随着对LED芯片研究的不断深入，LED芯片的发光效率得到的极大的提高，目前已经被广泛应用于显示等各个领域。垂直结构LED芯片和水平结构LED芯片相比，具有电流分布均匀、散热好、电压低、效率高等优点。因此，垂直结构LED芯片被提出后，迅速受到广泛的关注，并取得了一系列的进展。但是，和水平结构LED芯片相比，垂直结构芯片的工艺整体流程较为复杂，光刻工艺步骤多（一般不少于7次，如：芯片尺寸定义光刻、P面反光镜光刻、P面沟道保护层光刻、U-GaN刻蚀保护光刻、N电极电流阻挡层光刻、N电极光刻、钝化保护层光刻），工艺控制难，从而影响垂直结构LED芯片的良率和稳定性，难以实现大规模量产。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种垂直结构LED芯片的制造方法，该制造方法仅采用2次光刻工艺，大大降低了工艺复杂度和成本，有利于垂直结构LED芯片实现大规模量产。为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：一种垂直结构LED芯片的制造方法，包括：S1：提供第一衬底，在所述第一衬底上依次形成缓冲层、发光结构，其中，所述发光结构包括依次形成的N型氮化镓层、有源层、P型氮化镓层；S2：对所述发光结构进行激光切割，形成贯穿所述发光结构的具有倾斜角度的第一通孔；S3：在所述发光结构表面及第一通孔内旋涂一层光敏性的绝缘材料，并对所述光敏性的绝缘材料进行刻蚀（第一次光刻），使所述光敏性的绝缘材料填充在所述第一通孔内；S4：在所述发光结构及所述第一通孔表面依次形成金属反射层、扩散阻挡层和金属支撑层；S5：将所述第一衬底与所述发光结构分开，去除所述第一通孔内的光敏性的绝缘材料；S6：在所述发光结构表面及所述第一通孔侧壁形成一绝缘层，并对所述绝缘层进行刻蚀，形成贯穿所述绝缘层并延伸至所述N型氮化镓层中的第二通孔（第二次光刻），并在所述第二通孔内填充金属层形成N型电极。优选的，所述具有倾斜角度的第一通孔的角度范围在30-70度之间。优选的，在形成所述P型氮化镓层之后，且对所述发光结构进行激光切割之前，还包括：在所述P型氮化镓层表面形成一层保护膜层。优选的，在对所述发光结构进行激光切割之后，且在所述发光结构表面及第一通孔内旋涂一层光敏性的绝缘材料之前，还包括：将所述发光结构浸泡在加热的酸性溶液或碱性溶液中。优选的，形成所述金属反射层的材料为Al、Ag、Pt、Ti、Ni中的一种或几种。优选的，形成所述扩散阻挡层的材料为Ti、Pt、Au、W中的一种或几种。优选的，所述金属支撑层是采用电镀工艺形成的。优选的，形成所述金属支撑层的材料为Ni、Cu、Au、Mo、Mn、Sn中的一种或几种，其厚度范围约为40μm~500μm。优选的，所述N型电极是采用电子束蒸镀、磁控溅射、电镀或化学镀工艺在所述第二通孔中沉积填充金属层形成的。相对于现有技术，本专利技术提供的一种垂直结构LED芯片的制造方法，仅采用2道光刻工艺，即可完成垂直结构LED芯片的制造，大大简化垂直结构LED芯片的制造工艺，有效降低垂直结构LED芯片的制造难度和成本，使垂直结构LED芯片能实现工业化量产。此外，利用激光切割的方法将发光结构切割成多个独立的发光微结构，具有一定倾斜角度的发光微结构能增大发其边缘的全反射临界角，提高发光结构发出的光子的溢出率，从而提高芯片的光强和出光效率；在第一通孔内填充光敏性的绝缘材料,能有效防止在后续工艺过程中金属或者其他杂质渗入到第一通孔内而导致芯片的漏电或短路和有效缓冲后续激光剥离第一衬底时所产生的冲击力，提高芯片的良率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1-6为本专利技术实施例提供的垂直结构LED芯片制造工艺流程图。具体实施方式以下通过特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点和功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行修饰或改变。请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图示中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。一种垂直结构LED芯片的制造方法，该方法包括以下步骤：S1：提供第一衬底，在所述第一衬底上依次形成缓冲层、发光结构，其中，所述发光结构包括依次形成的N型氮化镓层、有源层、P型氮化镓层；S2：对所述发光结构进行激光切割，形成贯穿所述发光结构的具有倾斜角度的第一通孔；S3：在所述发光结构表面及第一通孔内旋涂一层光敏性的绝缘材料，并对所述光敏性的绝缘材料进行刻蚀（第一次光刻），使所述光敏性的绝缘材料填充在所述第一通孔内；S4：在所述发光结构及所述第一通孔表面依次形成金属反射层、扩散阻挡层和金属支撑层；S5：将所述第一衬底与所述发光结构分开，去除所述第一通孔内的光敏性的绝缘材料；S6：在所述发光结构表面及所述第一通孔侧壁形成一绝缘层，并对所述绝缘层进行刻蚀，形成贯穿所述绝缘层并延伸至所述N型氮化镓层中的第二通孔（第二次光刻），并在所述第二通孔内填充金属层形成N型电极。具体地，如图1所示，第一衬底10的材料可以为蓝宝石、碳化硅或硅，也可以为其他半导体材料，本实施例中优选第一衬底为蓝宝石衬底，在第一衬底10上形成缓冲层11，然后在缓冲层11表面形成发光结构20，即在第一衬底10上依次生长缓冲层11、N型氮化镓层201、有源层202和P型氮化镓层203。具体的，如图2所示，采用激光切割的方式将发光结构切割，形成贯穿所述发光结构的具有倾斜角度的第一通孔21。其中，切割后的发光结构成多个独立的发光微结构。具体的，切割深度由第一通孔延伸至第一衬底的垂直深度的5-100um。同时，通过调整激光切割机发出的激光到发光结构的入射角度及焦距等参数，使切割后的发光结构形成具有一定倾斜角度的第一通孔，角度范围在30-70度之间。具有一定倾斜角度的第一通孔能增大发光微结构边缘的全反射临界角，提高发光结构发出的光子的溢出率，从而提高芯片的光强和出光效率。在形成P型氮化镓层之后，且对发光结构进行激光切割之前，还包括：在P型氮化镓层表面形成一层保护膜层。具体的，利用旋涂或者薄膜生长的方式在P型氮化镓层表面形成一层保护膜，用于防止在激光切割过程中激光对P型氮化镓层表面造成损伤，并在激光切割形成第一通孔后，利用湿法工艺将P型氮化镓层表面的保护膜层去除。具体的，如图3所示，在发光结构表面及第一通孔内旋涂一层光敏性的绝缘材料形成光刻图形，采用电感耦合等离子刻蚀工艺对光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种垂直结构LED芯片的制造方法，包括：提供第一衬底，在所述第一衬底上依次形成缓冲层、发光结构，其中，所述发光结构包括依次形成的N型氮化镓层、有源层、P型氮化镓层；对所述发光结构进行激光切割，形成贯穿所述发光结构的具有倾斜角度的第一通孔；在所述发光结构表面及第一通孔内旋涂一层光敏性的绝缘材料，并对所述光敏性的绝缘材料进行刻蚀（第一次光刻），使所述光敏性的绝缘材料填充在所述第一通孔内；在所述发光结构及所述第一通孔表面依次形成金属反射层、扩散阻挡层和金属支撑层；将所述第一衬底与所述发光结构分开，去除所述第一通孔内的光敏性的绝缘材料；在所述发光结构表面及所述第一通孔侧壁形成一绝缘层，并对所述绝缘层进行刻蚀，形成贯穿所述绝缘层并延伸至所述N型氮化镓层中的第二通孔（第二次光刻），并在所述第二通孔内填充金属层形成N型电极。

【技术特征摘要】
1.一种垂直结构LED芯片的制造方法，包括：提供第一衬底，在所述第一衬底上依次形成缓冲层、发光结构，其中，所述发光结构包括依次形成的N型氮化镓层、有源层、P型氮化镓层；对所述发光结构进行激光切割，形成贯穿所述发光结构的具有倾斜角度的第一通孔；在所述发光结构表面及第一通孔内旋涂一层光敏性的绝缘材料，并对所述光敏性的绝缘材料进行刻蚀（第一次光刻），使所述光敏性的绝缘材料填充在所述第一通孔内；在所述发光结构及所述第一通孔表面依次形成金属反射层、扩散阻挡层和金属支撑层；将所述第一衬底与所述发光结构分开，去除所述第一通孔内的光敏性的绝缘材料；在所述发光结构表面及所述第一通孔侧壁形成一绝缘层，并对所述绝缘层进行刻蚀，形成贯穿所述绝缘层并延伸至所述N型氮化镓层中的第二通孔（第二次光刻），并在所述第二通孔内填充金属层形成N型电极。2.根据权利要求1所述的LED芯片，其特征在于，所述具有倾斜角度的第一通孔的角度范围在30-70度之间。3.根据权利要求1所述的LED芯片，其特征在于，在形成所述P型氮化镓层之...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐亮，何键云，
申请(专利权)人：佛山市国星半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44