一种垂直蓝光LED芯片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种垂直蓝光LED芯片及其制备方法，该LED芯片从下向上依次包括导电衬底、第二金属键合层、第一金属键合层、N电极层、第二绝缘层、第二反射层、第一绝缘层、反射保护层、第一反射层；还包括柱状P电极和柱状N电极、外延层和钝化保护层；本发明专利技术垂直蓝光LED芯片，采用嵌入式电极垂直结构，即同时设置柱状N电极和柱状P电极，并引入第二反射层和第二绝缘层，通过结构及尺寸设计，保证了N电极与N

【技术实现步骤摘要】
一种垂直蓝光LED芯片及其制备方法


[0001]本专利技术涉及LED芯片制造
，具体涉及一种垂直蓝光LED芯片及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着LED照明市场份额的不断扩大，对于LED的光效等照明性能的要求也越来越高，从普通家庭照明灯具逐步发展到需要更高功率的路灯、车前灯系统，市场对于大功率大尺寸甚至超大尺寸的LED芯片的需求越来越成为主流。超大功率，超大尺寸LED首先面对的第一个问题就是电流拥挤。嵌入式电极结构LED芯片相较于传统结构的芯片有许多优点：电流扩展性更好、导电性能更优、散热性能更佳以及光提取率更高。
[0003]嵌入式电极结构LED芯片弥补了传统垂直结构芯片的不足，使得LED的照明性能更上一层楼。然而嵌入式电极结构芯片在N电极的制备被过程中，为了确保金属电极与N
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GaN形成良好的欧姆接触，通常使用Cr/Ti/Al等金属作为N
‑
GaN接触层，但Cr/Ti/Al等金属在蓝光波段的反射率相对较低；同时，为了避免Ag迁移导致产品良率异常，Ag反射镜需与N电极孔之间留有足够的距离，导致嵌入式电极结构LED芯片N电极孔周围及孔洞的反射率较低。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种垂直蓝光LED芯片，能使得N电极与N
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GaN层形成良好的欧姆接触，同时提升N电极孔周围及孔内的反射率从而提升芯片出光效率；本专利技术的目的之二在于提供一种垂直蓝光LED芯片的制备方法，通过对芯片结构设计及制备工艺的调整，提升芯片N电极孔周围及孔洞内反射率，有效提升产品出光效率。
[0005]本专利技术的目的之一采用如下技术方案实现：
[0006]一种垂直蓝光LED芯片，从下向上依次包括导电衬底、第二金属键合层、第一金属键合层、N电极层、第二绝缘层、第二反射层、第一绝缘层、反射保护层、第一反射层；还包括柱状P电极和柱状N电极、外延层和钝化保护层；所述柱状N电极位于所述外延层内部，厚度小于柱状N电极孔深度，并且所述柱状N电极与所述N电极层接触形成电导通，所述N电极层底部与所述第一金属键合层接触形成电导通；所述柱状P电极位于芯片边缘，底部与所述反射保护层接触形成电导通。
[0007]进一步，所述第二金属键合层为Cr、Ti、Ni、Al、Pt、Sn和Au中的一种或两种以上组合层结构，第二金属键合层的厚度为1μm～4μm；所述第一金属键合层为Cr、Ti、Ni、Al、Pt、Sn和Au中的两种以上组合层结构，第一金属键合层的厚度为2μm～6μm。
[0008]再进一步，所述N电极层为Ti、Al、Pt和Au中的一种或两种以上组合层结构，N电极层厚度为10nm～1000nm。
[0009]进一步，所述柱状N电极孔深度为1000nm～2000nm。
[0010]再进一步，所述第一反射层为Ag和/或Ni，第一反射层的厚度为100nm～200nm；所
述第二反射层为Ag、Cr、Ti、Ni中的一种或两种以上组合层结构，第二反射层的厚度为50nm～300nm。
[0011]进一步，所述第一反射层所用的金属为Ag和/或Ni，第一反射层的的厚度为100nm～200nm；所述第二反射层所用的金属为Ni或Ti，第二反射层的厚度为0.1nm～2nm。
[0012]再进一步，所述第一绝缘层为SiO2，厚度为600nm
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1000nm；所述第二绝缘层为SiO2，厚度为200nm
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500nm。
[0013]进一步，所述第二反射层及所述第二绝缘层的开孔孔半径小于所述柱状N电极半径，孔半径差值为2000nm
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5000nm。
[0014]再进一步，所述反射保护层为Ti、Cr、Pt、Au中的一种或两种以上组合层结构，厚度为500nm～2000nm。
[0015]本专利技术的目的之二采用如下技术方案实现：
[0016]上述的垂直蓝光LED芯片的制备方法，包括以下步骤：
[0017]1)在外延衬底上依次生长缓冲层、n
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GaN层、InGaN/GaN多量子阱层和p
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GaN层，形成LED外延片；
[0018]2)对LED外延片进行清洗，然后制备光刻对位MARK点及柱状N电极通道；
[0019]3)在经步骤2)处理后的LED外延片上依次制备图形化第一反射层和反射保护层；
[0020]4)沉积第一绝缘层；
[0021]5)对柱状N电极接触孔位置的第一绝缘层进行湿法腐蚀去除，并制备柱状N电极，进行高温退火；
[0022]6)依次沉积第二绝缘层和第二反射层；
[0023]7)对N电极层接触孔位置的第二反射层和第二绝缘层进行湿法腐蚀去除，并制备N电极层；
[0024]8)在N电极层上制备第一金属键合层；
[0025]9)选择一导电衬底，在其表面沉积第二金属键合层；
[0026]10)将第一金属键合层和第二金属键合层对准进行键合；
[0027]11)通过研磨减薄、化学腐蚀以及采用电感耦合等离子刻蚀的方法去除所述外延衬底和缓冲层；
[0028]12)对步骤8)处理后的芯片表面进行粗糙化处理；
[0029]13)湿法腐蚀出芯粒切割道及柱状P电极区；
[0030]14)在步骤9)处理后的芯片表面沉积钝化层，使用光刻的方法制作出电极图案，再使用电子束蒸镀或者溅射的方法制作P电极，得到垂直蓝光LED芯片。
[0031]相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0032](1)本专利技术垂直蓝光LED芯片，采用嵌入式电极垂直结构，即同时设置柱状N电极和柱状P电极，并引入第二反射层和第二绝缘层，第二绝缘层开孔孔径小于柱状N电极孔径，可有效避免第二反射层中Ag迁移导致的产品良率异常，第二反射层可提升柱状N电极通道内及周围区域反射出光，通过先制备柱状N电极的方法，在保证了N电极与N
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GaN之间良好欧姆接触的同时，增加芯粒N电极孔与反射保护层孔之间区域的反射率和N电极孔侧壁的反射率，提升芯粒出光效率。
附图说明
[0033]图1为实施例1中制备所得LED芯片的剖视图；
[0034]图2为对比例1中制备所得LED芯片的剖视图；
[0035]图中：1、导电衬底；2、第二金属键合层；3、第一金属键合层；4、N电极层；5、第二反射层；6、第二绝缘层；7、第一绝缘层；8、反射保护层；9、第一反射层；10、柱状N电极；11、柱状P电极；12、钝化保护层；13、p
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GaN层；14、InGaN/GaN多量子阱层；15、n
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GaN层。
具体实施方式
[0036]下面，结合附图以及具体实施方式，对本专利技术做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
[0037]实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种垂直蓝光LED芯片，其特征在于，从下向上依次包括导电衬底、第二金属键合层、第一金属键合层、N电极层、第二绝缘层、第二反射层、第一绝缘层、反射保护层、第一反射层；还包括柱状P电极和柱状N电极、外延层和钝化保护层；柱状N电极位于所述外延层内部，厚度小于柱状N电极孔深度，并且所述柱状N电极与所述N电极层接触形成电导通，所述N电极层底部与所述第一金属键合层接触形成电导通；所述柱状P电极位于芯片边缘，底部与所述反射保护层接触形成电导通。2.如权利要求1所述的垂直蓝光LED芯片，其特征在于，所述第二金属键合层为Cr、Ti、Ni、Al、Pt、Sn和Au中的一种或两种以上组合层结构，第二金属键合层的厚度为1μm～4μm；所述第一金属键合层为Cr、Ti、Ni、Al、Pt、Sn和Au中的两种以上组合层结构，第一金属键合层的厚度为2μm～6μm。3.如权利要求1所述的垂直蓝光LED芯片，其特征在于，所述N电极层为Ti、Al、Pt和Au中的一种或两种以上组合层结构，N电极层的厚度为10nm～1000nm。4.如权利要求1所述的垂直蓝光LED芯片，其特征在于，所述柱状N电极的孔深度为1000nm～2000nm。5.如权利要求1所述的垂直蓝光LED芯片，其特征在于，所述第一反射层为Ag和/或Ni，第一反射层的厚度为100nm～200nm；所述第二反射层为Ag、Cr、Ti、Ni中的一种或两种以上组合层结构，第二反射层的厚度为50nm～300nm。6.如权利要求1所述的垂直蓝光LED芯片，其特征在于，所述第一反射层所用的金属为Ag和/或Ni，第一反射层的的厚度为100nm～200nm；所述第二反射层所用的金属为Ni或Ti，第二反射层的厚度为0.1nm～2nm。7.如权利要求1所述的垂直蓝光LED芯片，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国强，
申请(专利权)人：河源市众拓光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：