垂直发光芯片及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种垂直发光芯片及其制备方法，包括：在蓝宝石衬底上生长解离层；在解离层上生长介质层，在介质层远离解离层的表面形成锥形凸起阵列；在锥形凸起阵列上覆盖缓冲层，缓冲层远离锥形凸起阵列的表面平整；在缓冲层上按顺序依次生长发光功能层和导电功能层；激光照射至解离层，蓝宝石衬底剥离下来。通过以上方式，可以减少垂直发光芯片中蓝宝石平衬底上发光功能层位错密度，获得高质量发光功能层，且该垂直发光芯片的内量子效率提升5％

【技术实现步骤摘要】
垂直发光芯片及其制备方法


[0001]本专利技术涉及垂直发光芯片制造
，特别是涉及一种垂直发光芯片及其制备方法。

技术介绍

[0002]垂直LED芯片因其结构特点相比于正装和倒装，其电流横向扩展能力更强，散热效果更好，能承受更大的工作电流，出光效率更高等优点，因此在大功率照明领域有着显著的技术优势。随着显示、智能穿戴和照明应用技术的进一步提升，要求芯片小型化和薄型化，对垂直结构LED芯片带来了更大的挑战，也对芯片的性能提出了更高的要求。
[0003]对于光电元件来说，材料内的位错和缺陷会在很大程度上决定整个器件性能。垂直LED芯片的GaN基LED都是基于蓝宝石衬底来生长外延的，由于晶格失配，直接在蓝宝石平衬底上生长GaN基外延，外延生长带来的高位错密度使外延缺陷增加，非辐射复合增加，内量子效率降低，影响垂直LED芯片寿命；若与正装和倒装LED芯片一样在蓝宝石衬底上做图形化，虽然生长出来的外延层质量提升，但是在后续激光剥离工艺中，容易出现蓝宝石衬底剥离不完全或者无法剥离的情况,无法将垂直结构的优势完全发挥出来。
[0004]因此，对于垂直LED芯片来说，如何解决现有技术中存在的缺陷是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]基于此，本专利技术提供一种垂直发光芯片及其制备方法，能在蓝宝石平衬底上生长出高质量氮化镓基外延用于垂直LED芯片制造。
[0006]本专利技术提供了一种垂直发光芯片的制备方法，包括以下步骤：
[0007]在蓝宝石衬底上生长解离层；
[0008]在所述解离层上生长介质层，在所述介质层远离所述解离层的表面形成锥形凸起阵列；
[0009]在所述锥形凸起阵列上覆盖缓冲层，所述缓冲层远离所述锥形凸起阵列的表面平整；
[0010]在所述缓冲层上按顺序依次生长发光功能层和导电功能层；
[0011]激光照射至所述解离层，所述蓝宝石衬底剥离下来。
[0012]作为以上实施例的优选方式，所述在所述介质层远离所述解离层的表面形成锥形凸起阵列，包括：
[0013]在所述介质层的表面制作出阵列掩膜图形；
[0014]然后使用反应离子腐蚀工艺或电感耦合等离子工艺将无掩膜覆盖的介质材料去除，获得的所述锥形凸起阵列中的锥形凸起为微米级。
[0015]作为以上实施例的优选方式，所述阵列掩膜图形中的单个掩膜图形包括圆形或正多边形，所述阵列掩膜图形中的单个掩膜图形尺寸≤3μm。
[0016]作为以上实施例的优选方式，所述在所述锥形凸起阵列上覆盖缓冲层，包括：
[0017]在所述锥形凸起阵列的表面形成第一缓冲层，所述第一缓冲层的形状与所述锥形凸起阵列的形状一样；
[0018]在所述第一缓冲层之间的空隙中填充第二缓冲层，所述第二缓冲层填充所述第一缓冲层内锥形凸起之间的空隙并且所述第二缓冲层远离所述第一缓冲层的表面平整。
[0019]作为以上实施例的优选方式，所述第一缓冲层和所述第二缓冲层均包括氮化铝、氮化镓或氮化铟镓中的至少一种材料。
[0020]作为以上实施例的优选方式，所述在所述锥形凸起阵列的表面形成第一缓冲层，包括：
[0021]通过物理溅射工艺形成厚度为0.3
‑
1μm的第一缓冲层。
[0022]作为以上实施例的优选方式，所述在所述第一缓冲层之间的空隙中填充第二缓冲层，包括：
[0023]通过化学气相沉积工艺形成厚度为2
‑
10μm的第二缓冲层。
[0024]作为以上实施例的优选方式，通过化学气相沉积工艺低温生长厚度为1
‑
3μm的非掺杂氮化镓。
[0025]本专利技术还提供了一种垂直发光芯片，通过以上任一所述垂直发光芯片的制备方法制得。
[0026]作为以上实施例的优选方式，所述垂直发光芯片包括依次层叠的光提取层、发光功能层和导电功能层，所述光提取层远离所述发光功能层的表面设有锥形凸起阵列，所述锥形凸起阵列中的锥形凸起为微米级。
[0027]本专利技术的有益效果在于提供一种垂直发光芯片及其制备方法，该制备方法在蓝宝石平衬底生长发光功能层(GaN基外延)之前依次形成解离层、介质层和缓冲层，并在介质层远离解离层一侧形成锥形凸起阵列，以此将氮化镓基发光外延材料的生长由纵向变为横向，减少氮化镓基发光外延材料的位错密度，提高发光功能层的生长质量，减小有源区的非辐射复合，制得的垂直发光芯片内量子效率可以提升5％
‑
20％，还减小反向漏电流，L70寿命可延长10％以上；另外，本专利技术制备方法的激光剥离效果好，锥形凸起阵列使得形成的垂直发光芯片出光表面散射增加，光提取效率可改善1％
‑
5％。
附图说明
[0028]图1为本专利技术实施例垂直发光芯片的制备方法流程示意图；
[0029]图2
‑
图6为本专利技术实施例制备方法对应图的结构示意图；
[0030]图7为本专利技术实施例提供的一种垂直发光芯片结构示意图；
[0031]附图中各标号的含义为：
[0032]100
‑
垂直发光芯片；1
‑
蓝宝石衬底；2
‑
解离层；3
‑
介质层；4
‑
锥形凸起阵列；41
‑
锥形凸起；5
‑
缓冲层；51
‑
第一缓冲层；52
‑
第二缓冲层；6
‑
发光功能层；7
‑
导电功能层；8
‑
键合层；9
‑
基板。
具体实施方式
[0033]为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中
给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。
[0034]需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
[0035]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。
[0036]如图1至图6所示，其为本专利技术实施例的垂直发光芯片的制备方法流程示意图。这里的制备方法主要针对GaN基垂直发光芯片，具体包括以下步骤：
[0037]步骤S100，在蓝宝石衬底1上生长解离层2；
[0038]步骤S200，在解离层2上生长介质层3，在介质层3远离解离层2的表面形成锥形凸起阵列4；
[0039]步骤S300，在锥形凸起阵列4上覆盖缓冲层，缓冲层远离锥形凸起阵列4的表面平整；
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种垂直发光芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在蓝宝石衬底上生长解离层；在所述解离层上生长介质层，在所述介质层远离所述解离层的表面形成锥形凸起阵列；在所述锥形凸起阵列上覆盖缓冲层，所述缓冲层远离所述锥形凸起阵列的表面平整；在所述缓冲层上按顺序依次生长发光功能层和导电功能层；激光照射至所述解离层，所述蓝宝石衬底剥离下来。2.如权利要求1所述垂直发光芯片的制备方法，其特征在于，所述在所述介质层远离所述解离层的表面形成锥形凸起阵列，包括：在所述介质层的表面制作出阵列掩膜图形；然后使用反应离子腐蚀工艺或电感耦合等离子工艺将无掩膜覆盖的介质材料去除，获得的所述锥形凸起阵列中的锥形凸起为微米级。3.如权利要求2所述垂直发光芯片的制备方法，其特征在于，所述阵列掩膜图形中的单个掩膜图形包括圆形或正多边形，所述阵列掩膜图形中的单个掩膜图形尺寸≤3μm。4.如权利要求1所述垂直发光芯片的制备方法，其特征在于，所述在所述锥形凸起阵列上覆盖缓冲层，包括：在所述锥形凸起阵列的表面形成第一缓冲层，所述第一缓冲层的形状与所述锥形凸起阵列的形状一样；在所述第一缓冲层之间的空隙中填充第二缓冲层，所述第二缓冲层填充所述第一缓冲层内锥形凸起之间的空隙...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：华引芯张家港半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：