一种垂直结构LED芯片的制作方法技术

本发明专利技术涉及一种垂直结构LED芯片的制作方法，包括：提供第一衬底，在所述第一衬底上依次形成缓冲层、N型氮化镓层、有源层以及P型氮化镓层以及金属反射层；提供第二衬底，将所述第一衬底倒置于所述第二衬底上，并利用金属焊料层将所述第二衬底的一面与金属反射层键合固定；将所述第二衬底的另一面固定于一载台上；对所述第一衬底和缓冲层进行初步粗磨和物理研磨，直至剩余部分第一衬底，剩余的第一衬底厚度小于10um；对所述第一衬底进行化学机械研磨，直至暴露所述N型氮化镓层。本发明专利技术能够提高垂直结构LED芯片在剥离衬底时生产效率和芯片良率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光电信息
，更具体的是一种垂直结构LED芯片衬底的衬底剥离的制作方法。
技术介绍
在LED芯片的制作工艺中，在蓝宝石衬底上形成氮化镓层的异质外延技术为现金成熟的外延技术，但是蓝宝石衬底作为不导电衬底，阻碍了大功率大电流芯片的发展。在氮化物系的半导体元件中，大多采用蓝宝石作为衬底。由于蓝宝石是绝缘体， 而且在其表面开孔也比较困难。在使用蓝宝石作为衬底的时候，蓝宝石上生长的发光元件的两个电极必须在同侧，这样不仅有效的发光面积会减少，而且同一表面有两个电极，局部的电流密度会很高影响发光元器件的寿命。目前主要采用激光剥离技术去除蓝宝石衬底， 激光剥离技术利用紫外波段的激光光源(Eglaser > EgGaN)，透过蓝宝石衬底(带隙宽度 9. 9eV)辐照样品，使蓝宝石与氮化镓层(3. ^V)界面处的缓冲层吸收激光能量，缓冲层材料温度迅速升高，发生热分解生成金属以及氮气(N2)。氮气逸出即能实现蓝宝石衬底与氮化镓层的分离。193nm的氟化氩(ArF)准分子激光可以用于分离氮化铝(6. 3eV)与蓝宝石， 具有6. 3eV带隙能量的氮化铝可以吸收6. 4eV的ArF激光辐射。现有技术中激光剥离主要采用波长为248nm的KrF准分子激光器，以及波长为 355nm的紫外激光器(不能用于氮化铝缓冲层的剥离)。由于生长的缓冲层以及N型氮化镓层的材料不同，所以会选择性的吸收激光能量，这样容易造成缓冲层以及N型氮化镓层表面的损伤。能量越大这种损伤就越大，会导致制成的芯片漏电增加。此外，在现有技术还采用初步粗磨和机械研磨的方法进行剥离。然而，通过初步粗磨和机械研磨方法将蓝宝石衬底去除的方法，由于初步粗磨和机械研磨的机械应力以及研磨厚度可控性差，研磨过程中会将缓冲层研磨去除，甚至损伤其下方的N型氮化镓层，造成严重的机械损伤。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种垂直结构LED芯片的制作方法，以提高垂直结构LED芯片的性能。为解决上述技术问题，本专利技术是提供一种垂直结构LED芯片的制作方法，包括提供第一衬底，在所述第一衬底上依次形成缓冲层、N型氮化镓层、有源层以及P 型氮化镓层以及金属反射层；提供第二衬底，将所述第一衬底倒置于所述第二衬底上，并利用金属焊料层将所述第二衬底的一面与金属反射层键合固定；将所述第二衬底的另一面固定于一载台上；对所述第一衬底进行初步粗磨和物理研磨，直至剩余部分第一衬底，剩余的第一衬底厚度小于IOum ；对所述第一衬底和缓冲层进行化学机械研磨，直至暴露所述N型氮化镓层。进一步的，在利用金属焊料层将所述第二衬底的一面与所述金属反射层键合固定的步骤中，包括在所述金属反射层或所述第二衬底上形成金属焊料层；所述第一衬底倒置于所述第二衬底上；对所述金属焊料层进行加热处理，使所述第二衬底的一面与所述金属反射层键合固定。进一步的，在对所述第一衬底进行初步粗磨和物理研磨的步骤之后，剩余部分第一衬底的厚度小于2um。进一步的，所述第一衬底的材料为蓝宝石、碳化硅或硅中的一种或其组合。进一步的，所述缓冲层的材料为氧化硅、氮化硅、氮化镓或氮化铝中的一种或其组I=I O进一步的，所述第二衬底的另一面通过蜡固定于所述载台上。进一步的，所述第二衬底的热膨胀系数为3 7u/m/°C，导热系数大于50W/mK。进一步的，所述第二衬底的材料为铜、钼、铝、钨、硅、镍、锗中的一种或其组合。进一步的，所述金属焊料层的材料为金、钼、镍、锡、钯或铟中的一种或其组合。进一步的，在进行初步粗磨和物理研磨的过程中，利用研磨盘及研磨料对所述第一衬底进行初步粗磨和物理研磨，所述研磨盘的材料为铸铁、软钢、青铜、红铜、铝、玻璃或浙青中一种或者几种的组合；所述研磨料采用莫氏硬度大于等于8的材料。进一步的，所述研磨料的材料为金刚石、碳硼合金、氮化钛中的一种或其组合。进一步的，在对所述第一衬底进行化学机械研磨的步骤中，采用研磨垫、抛光液和研磨料对所述第一衬底进行研磨，所述研磨垫的材料为硬质弹性抛光布或软质粘弹性抛光布；所述研磨液为碱性溶液，所述研磨料的材料为二氧化硅、氧化铝、氧化锆中的一种或其组合，所述研磨料的颗粒直径为IOnm lOOnm。进一步的，所述金属反射层的反射率大于等于70%。进一步的，所述金属反射层的材料为镍、银、金、钼或铹中的一种或其组合。综上所述，相比于现有技术，本专利技术所述垂直结构LED芯片的制作方法，通过在第一衬底上生长缓冲层和发光层，接着沉积金属反射层，利用金属焊料层将金属反射层和第二衬底键合固定在一起，再初步粗磨、物理研磨以及化学机械研磨三步去除第一衬底和缓冲层，采用物理研磨结合化学机械抛光的方法去除第一衬底，上述去除第一衬底的方法既避免了现有技术中激光剥离对材料的选择性，且LED芯片的厚度可控性高，并且减少了对N 型氮化镓层的损伤，利于LED芯片良率的提升，提高生产效率和芯片良率。附图说明图1为本专利技术一实施例中所述垂直结构LED芯片的制作方法。图2 图6为本专利技术一实施例中所述垂直结构LED芯片的制作过程的示意图。具体实施例方式为使本专利技术的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本专利技术的内容作进一步说明。当然本专利技术并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本专利技术的保护范围内。其次，本专利技术利用示意图进行了详细的表述，在详述本专利技术实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应以此作为对本专利技术的限定。如图1所示，其为本专利技术一实施例中所述垂直结构LED芯片的制作方法，包括以下步骤步骤SOl 提供第一衬底，在所述第一衬底上依次形成缓冲层、N型氮化镓层、有源层以及P型氮化镓层以及金属反射层；步骤S02 提供第二衬底，所述第一衬底倒置于所述第二衬底上，并利用金属焊料层将所述第二衬底的一面与金属反射层键合固定；步骤S03 将所述第二衬底的另一面固定于一载台上；步骤S04 对所述第一衬底进行初步粗磨和物理研磨，直至剩余部分第一衬底，剩余的第一衬底厚度小于IOum ；步骤S05 对所述第一衬底和缓冲层进行化学机械研磨，直至暴露所述N型氮化镓层。如图2 图6所示，以下详细描述本专利技术垂直结构LED芯片的制作过程如图2所示，在步骤SOl中，提供第一衬底100，所述第一衬底100的材料可以为蓝宝石、碳化硅、硅以及上述材料两种或两种以上的组合材料，此外，其他半导体衬底材料也可作为第一衬底100的材料，在较佳的实施例中，所述第一衬底的材料为蓝宝石。在所述第一衬底100上依次形成缓冲层101、N型氮化镓层103、有源层105以及P型氮化镓层107 以及金属反射层109 ；所述缓冲层101的材料为氧化硅、氮化硅、氮化镓或氮化铝中的一种或其组合，其形成方法可以是热氧化法、化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(PVD)，其形成的厚度根据实际工艺需要具体确定。所述N型氮化镓层103和P型氮化镓层107的形成工艺可以采用化学气相沉积法形成，N型氮化镓层、有源层以及P型氮化镓层作为LED芯片的发光层，所述金属反射层109选择反射率大于等于70%的材料，例如镍、银、金或钼中的一种或其组合，其形成工艺可以采用电镀或物理气相沉积法(PVD)形成。如图3所示，在步骤S02中，提供第二衬底200，所述第二衬底200的热膨胀系数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张昊翔，金豫浙，江忠永，
申请(专利权)人：杭州士兰明芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：