高可靠性垂直倒装LED芯片的制备方法技术

本发明专利技术提供一种高可靠性垂直倒装LED芯片的制备方法，所述高可靠性垂直倒装LED芯片的制备方法通过在形成第一深孔、第二深孔及走道之后，在第二深孔及走道的底部及侧壁形成膜层质量非常好的第一绝缘层，用于包覆刻蚀暴露出的发光层多量子阱，规避了在后续n型GaN层刻蚀时引起的残留图形化蓝宝石衬底印记和金属反溅的异常，有效地提升了倒装LED芯片在使用过程中的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
高可靠性垂直倒装LED芯片的制备方法
本专利技术属于半导体
，特别是涉及一种高可靠性垂直倒装LED芯片的制备方法。
技术介绍
发光二极管(LightEmittingDiode，简称LED)是一种半导体固态发光器件，利用半导体P-N结电致发光原理制成。LED器件具有开启电压低、体积小、响应快、稳定性好、寿命长、无污染等良好光电性能，因此在室外室内照明、背光、显示、交通指示等领域具有越来越广泛的应用。垂直倒装芯片结合了倒装芯片和垂直芯片两者的结构优势，在性能上既保证良好的电流扩散、发光分布均匀的有点，又保证了轴向光强、散热好的优点，使用于对要求较高的特种应用环境中(比如投光灯、矿灯等)。但目前在垂直倒装芯片的制备工艺中，通常情况下，垂直倒装芯片的结构设计上综合了倒装芯片和垂直芯片的结构，即前段为倒装芯片的制备工艺包括Mesa-ITO-REF-Barrier-PA(台面-氧化铟锡-反射层-反射层保护层-绝缘层)等，后段为垂直芯片的制备工艺包括Bonding层金属蒸镀-Bonding(键合)-LLO(激光剥离)-ICP(电感耦合等离子体)和n型GaN刻蚀-PAD蒸镀等，但是在后段n型GaN刻蚀的时候需要完全刻蚀掉外延层，直至刻蚀到金属层，这样会有两个问题，一个是刻蚀会复制PSS(图形化蓝宝石衬底)的印记在金属上，外观较差，另一个是刻蚀完外延层后会继续刻蚀金属，金属会反溅到刻蚀的侧壁上，如果后续清洗不干净的话会在测试或者客户使用过程中引发漏电异常，造成失效等可靠性异常。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种高可靠性垂直倒装LED芯片的制备方法，用于解决现有技术中n型GaN层刻蚀中导致的PSS的印记会被复制到金属上，使得外观较差的问题，以及刻蚀金属层时金属会反溅到刻蚀的侧壁，使得后续使用过程中引发漏电异常，造成失效等可靠性异常的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种高可靠性垂直倒装LED芯片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：1)提供生长衬底，在所述生长衬底表面依次生长n型GaN层、发光层多量子阱及p型GaN层；2)在步骤1)得到的结构内形成贯穿所述p型GaN层及所述发光层多量子阱的第一深孔、第二深孔及走道，所述第一深孔、所述第二深孔及所述走道的底部均位于所述n型GaN层内；3)在所述第二深孔及所述走道内形成第一绝缘层，所述第一绝缘层覆盖所述第二深孔及所述走道的底部及侧壁；4)在所述p型GaN层表面由下至上依次形成欧姆接触及电流扩展层及反射层；5)在所述反射层的表面及侧壁、所述第一深孔与所述第二深孔之间裸露的所述p型GaN层表面及所述第一绝缘层表面形成反射层保护层；6)在步骤5)得到的结构表面形成第二绝缘层，并在对应于所述第一深孔所在区域的所述第二绝缘层内形成开口，所述开口暴露出位于所述第一深孔底部的所述n型GaN层；7)在所述开口内填充N孔金属，所述N孔金属的上表面与所述第二绝缘层的上表面相平齐；8)提供键合衬底，在所述键合衬底的正面及所述第二绝缘层的表面分别形成第一金属键合层及第二金属键合层，所述键合衬底通过所述第一金属键合层及所述第二金属键合层键合于所述第二绝缘层的表面；之后并剥离所述生长衬底；9)依次去除对应于所述走道及所述第二深孔所在区域的所述n型GaN层及所述第一绝缘层，以裸露出所述反射层保护层；10)在对应于所述第二深孔所在区域的所述反射层保护层表面形成P电极。作为本专利技术的高可靠性垂直倒装LED芯片的制备方法的一种优选方案，所述生长衬底为蓝宝石衬底、GaN衬底、硅衬底或碳化硅衬底。作为本专利技术的高可靠性垂直倒装LED芯片的制备方法的一种优选方案，利用PECVD工艺在所述第二深孔及所述走道内形成所述第一绝缘层，所述第一绝缘层的材料为二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅；所述第一绝缘层的厚度为3000埃～30000埃。作为本专利技术的高可靠性垂直倒装LED芯片的制备方法的一种优选方案，利用磁控溅射或反应等离子沉积工艺在所述p型GaN层表面沉积ITO薄膜作为所述欧姆接触及电流扩展层，所述ITO薄膜的厚度为50埃～3000埃，所述欧姆接触及电流扩展层的面积小于所述p型GaN层的面积。作为本专利技术的高可靠性垂直倒装LED芯片的制备方法的一种优选方案，利用磁控溅射工艺或MOCVD工艺在所述p型GaN层表面沉积ZnO薄膜作为所述欧姆接触及电流扩展层，所述ZnO薄膜的厚度为50埃～3000埃，所述欧姆接触及电流扩展层的面积小于所述p型GaN层的面积。作为本专利技术的高可靠性垂直倒装LED芯片的制备方法的一种优选方案，利用磁控溅射工艺在所述欧姆接触及电流扩展层表面形成所述反射层，所述反射层的材料为Ag-TiW或Ag-TiW-Pt。作为本专利技术的高可靠性垂直倒装LED芯片的制备方法的一种优选方案，采用磁控溅射工艺或电子束气相蒸发工艺在所述反射层的表面及侧壁、所述第一深孔与所述第二深孔之间裸露的所述p型GaN层表面及所述第一绝缘层表面形成反射层保护层，所述反射层保护层的材料为Cr、Al、TiW、Pt、Ti、Au、Ni中的一种或几种的组合，所述反射层保护层的厚度为20埃～20000埃。作为本专利技术的高可靠性垂直倒装LED芯片的制备方法的一种优选方案，利用PECVD工艺在所述步骤5)得到的结构表面形成所述第二绝缘层，所述第二绝缘层的材料为二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅；所述第一绝缘层的厚度为3000埃～30000埃。作为本专利技术的高可靠性垂直倒装LED芯片的制备方法的一种优选方案，在所述开口内填充的所述N孔金属为Cr、Al、Pt、Ti、Au、Ni中的一种或几种的组合，所述N孔金属的厚度为2000埃～50000埃。作为本专利技术的高可靠性垂直倒装LED芯片的制备方法的一种优选方案，所述键合衬底的背面形成有N电极。作为本专利技术的高可靠性垂直倒装LED芯片的制备方法的一种优选方案，利用电感耦合等离子体刻蚀工艺去除对应于所述走道及所述第二深孔所在区域的所述n型GaN层；利用BOE溶液艺去除对应于所述走道及所述第二深孔所在区域的所述第一绝缘层。作为本专利技术的高可靠性垂直倒装LED芯片的制备方法的一种优选方案，去除对应于所述走道及所述第二深孔所在区域的所述n型GaN层之后，去除对应于所述走道及所述第二深孔所在区域的所述第一绝缘层之前，还包括对所述n型GaN层表面进行粗化处理的步骤。作为本专利技术的高可靠性垂直倒装LED芯片的制备方法的一种优选方案，利用KOH溶液或显影液对所述n型GaN层表面进行粗化处理的步骤。如上所述，本专利技术的高可靠性垂直倒装LED芯片的制备方法，具有以下有益效果：在形成第一深孔、第二深孔及走道之后，在第二深孔及走道的底部及侧壁形成膜层质量非常好的第一绝缘层，用于包覆刻蚀暴露出的发光层多量子阱，规避了在后续n型GaN层刻蚀时引起的残留图形化蓝宝石衬底印记和金属反溅的异常，有效地提升了倒装LED芯片在使用过程中的可靠性。附图说明图1显示为本专利技术高可靠性垂直倒装LED芯片的制备方法的流程图。图2显示为本专利技术高可靠性垂直倒装LED芯片的制备方法中S1步骤呈现的结构示意图。图3至图4显示为本专利技术高可靠性垂直倒装LED芯片的制备方法中S2步骤呈现的结构示意图，其中图3为俯视图，图4为图3沿AA’方向的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高可靠性垂直倒装LED芯片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：1)提供生长衬底，在所述生长衬底表面依次生长n型GaN层、发光层多量子阱及p型GaN层；2)在步骤1)得到的结构内形成贯穿所述p型GaN层及所述发光层多量子阱的第一深孔、第二深孔及走道，所述第一深孔、所述第二深孔及所述走道的底部均位于所述n型GaN层内；3)在所述第二深孔及所述走道内形成第一绝缘层，所述第一绝缘层覆盖所述第二深孔及所述走道的底部及侧壁；4)在所述p型GaN层表面由下至上依次形成欧姆接触及电流扩展层及反射层；5)在所述反射层的表面及侧壁、所述第一深孔与所述第二深孔之间裸露的所述p型GaN层表面及所述第一绝缘层表面形成反射层保护层；6)在步骤5)得到的结构表面形成第二绝缘层，并在对应于所述第一深孔所在区域的所述第二绝缘层内形成开口，所述开口暴露出位于所述第一深孔底部的所述n型GaN层；7)在所述开口内填充N孔金属，所述N孔金属的上表面与所述第二绝缘层的上表面相平齐；8)提供键合衬底，在所述键合衬底的正面及所述第二绝缘层的表面分别形成第一金属键合层及第二金属键合层，所述键合衬底通过所述第一金属键合层及所述第二金属键合层键合于所述第二绝缘层的表面；之后剥离所述生长衬底；9)依次去除对应于所述走道及所述第二深孔所在区域的所述n型GaN层及所述第一绝缘层，以裸露出所述反射层保护层；10)在对应于所述第二深孔所在区域的所述反射层保护层表面形成P电极。...

【技术特征摘要】
1.一种高可靠性垂直倒装LED芯片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：1)提供生长衬底，在所述生长衬底表面依次生长n型GaN层、发光层多量子阱及p型GaN层；2)在步骤1)得到的结构内形成贯穿所述p型GaN层及所述发光层多量子阱的第一深孔、第二深孔及走道，所述第一深孔、所述第二深孔及所述走道的底部均位于所述n型GaN层内；3)在所述第二深孔及所述走道内形成第一绝缘层，所述第一绝缘层覆盖所述第二深孔及所述走道的底部及侧壁；4)在所述p型GaN层表面由下至上依次形成欧姆接触及电流扩展层及反射层；5)在所述反射层的表面及侧壁、所述第一深孔与所述第二深孔之间裸露的所述p型GaN层表面及所述第一绝缘层表面形成反射层保护层；6)在步骤5)得到的结构表面形成第二绝缘层，并在对应于所述第一深孔所在区域的所述第二绝缘层内形成开口，所述开口暴露出位于所述第一深孔底部的所述n型GaN层；7)在所述开口内填充N孔金属，所述N孔金属的上表面与所述第二绝缘层的上表面相平齐；8)提供键合衬底，在所述键合衬底的正面及所述第二绝缘层的表面分别形成第一金属键合层及第二金属键合层，所述键合衬底通过所述第一金属键合层及所述第二金属键合层键合于所述第二绝缘层的表面；之后剥离所述生长衬底；9)依次去除对应于所述走道及所述第二深孔所在区域的所述n型GaN层及所述第一绝缘层，以裸露出所述反射层保护层；10)在对应于所述第二深孔所在区域的所述反射层保护层表面形成P电极。2.根据权利要求1所述的高可靠性垂直倒装LED芯片的制备方法，其特征在于：所述生长衬底为蓝宝石衬底、GaN衬底、硅衬底或碳化硅衬底。3.根据权利要求1所述的高可靠性垂直倒装LED芯片的制备方法，其特征在于：利用PECVD工艺在所述第二深孔及所述走道内形成所述第一绝缘层，所述第一绝缘层的材料为二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅；所述第一绝缘层的厚度为3000埃～30000埃。4.根据权利要求1所述的高可靠性垂直倒装LED芯片的制备方法，其特征在于：利用磁控溅射或反应等离子沉积工艺在所述p型GaN层表面沉积ITO薄膜作为所述欧姆接触及电流扩展层，所述ITO薄膜的厚度为50埃～3000埃，所述欧姆接触及电流扩展层的面积小于所述p型GaN层的面积。5.根据权利要求1所述的高可靠性垂直倒装LED芯片的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱秀山，王倩静，徐慧文，张宇，李起鸣，
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