[發(fā)明專利]一種垂直結(jié)構(gòu)的高壓LED芯片的制備方法

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• 申請日: 2014-05-27
• 公開（公告）號: CN105280757A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱浩;劉國旭;鄒靈威;曲曉東
• 申請（專利權(quán)）人: 易美芯光（北京）科技有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導體照明技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，是一種垂直結(jié)構(gòu)的高壓LED芯片的制備方法。

背景技術(shù)

發(fā)光二極管(LED)具有壽命長、節(jié)能、環(huán)保、色彩豐富的優(yōu)點，因此，隨著外延、芯片、封裝等技術(shù)的發(fā)展，發(fā)光效率的進一步提高，LED已經(jīng)被逐步用于照明、顯示、醫(yī)療等各個領(lǐng)域。傳統(tǒng)的氮化鎵基發(fā)光二極管在直流電壓下工作，電壓范圍為2.9-3.5V，工作電流

通常為20mA。為了讓發(fā)光二極管達到普通照明所需的亮度，一般要將LED芯片的工作電流提高到100mA以上，目前常用的有100mA，350mA和700mA。當把LED用于普通照明時，需要220V-380V左右的交流市電驅(qū)動，如果采用大電流的高功率LED芯片，驅(qū)動裝置中需要一個較大的變壓器，同時需要通過濾波整流電路將交流電轉(zhuǎn)變成直流電，從而導致整個LED燈具體積較大，壽命也由于電解電容的引入而大大降低。此外，大電流驅(qū)動導致的線損也比較高，從而導致浪費的能耗增加，燈具散熱的負擔也增加。而隨后出現(xiàn)的HVLED（高壓LED）則在芯片級就實現(xiàn)了微晶粒的串并聯(lián)，芯片級串并聯(lián)有以下優(yōu)勢：一是HVLED避免了COB結(jié)構(gòu)中波長、電壓、亮度跨度帶來的一致性問題；二是HVLED由于自身工作電壓高，容易實現(xiàn)封裝成品工作電壓接近市電，提高了驅(qū)動電源的轉(zhuǎn)換效率，由于工作電流低，其在成品應用中的線路損耗也將明顯低于傳統(tǒng)DCLED芯片；三是減少了芯片的固晶和鍵合數(shù)量，有利于降低封裝的成本。因此HVLED在照明市場上具有廣闊的使用前景。

但是，現(xiàn)有的高HVLED中的每一個LED單元是橫向結(jié)構(gòu)的，橫向結(jié)構(gòu)LED單元的缺點是不能采用大電流驅(qū)動、發(fā)光效率低、電流擁塞、熱阻大等，因此需要一種HVLED，可以采用大電流驅(qū)動，并且進一步提高發(fā)光效率和改善散熱。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高壓LED芯片的制備方法，由該方法制備的高壓LED芯片可以采用大電流驅(qū)動，并且散熱性能優(yōu)良。

為了解決本發(fā)明的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種垂直結(jié)構(gòu)的高壓LED芯片的制備方法，該方法包括在生長襯底上依次生長緩沖層、N型GaN層、多量子阱層、P型GaN層，形成外延層，在P型GaN層上蒸鍍反射金屬層、金屬阻擋層和邦定金屬層，將所述蒸鍍有反射金屬層的外延層邦定在高阻硅基板上，去除生長襯底和緩沖層，暴露出N型GaN層，刻蝕GaN層至暴露高阻硅基板形成溝槽以產(chǎn)生多個分立的管芯，該方法還包括刻蝕所述每個分立管芯上暴露的GaN層的部分區(qū)域至暴露出金屬阻擋層，形成P電極焊盤區(qū)，在未被刻蝕的GaN層上形成N電極焊盤區(qū)，在相鄰管芯的P電極焊盤區(qū)和N電極焊盤區(qū)之間沉積一層絕緣層，其中所述絕緣層覆蓋了N電極焊盤區(qū)和P電極焊盤區(qū)的側(cè)壁并延伸至高阻硅基板，在所述P電極焊盤區(qū)蒸鍍P電極金屬形成P電極，在N電極焊盤區(qū)蒸鍍N電極金屬形成N電極，在相鄰管芯的N電極和P電極之間沉積一層連接層，所述連接層連接相鄰管芯的N電極和P電極，形成高壓芯片。

優(yōu)選地，所述刻蝕是采用ICP或RIE干法刻蝕。

優(yōu)選地，所述溝槽的深度為2.5um-7um。

優(yōu)選地，所述生長襯底為下列中的一種：藍寶石、硅、碳化硅。

優(yōu)選地，所述絕緣層的材料為下列中的一種或多種：SiO₂、SiN、Al₂O₃。

優(yōu)選地，所述連接層的材料為下列中的一種或多種：銦錫氧化物(ITO)、氧化鋅(ZnO)、石墨烯、金屬。

優(yōu)選地，所述連接層的厚度為3000?~50000?。

優(yōu)選地，所述P電極金屬和N電極金屬的材料分別為下列中的一種：Al/Pt/Au、Ag/Pt/Au、Ni/Ag/Pt/Au、TiW/Pt/Au、Ti/Ag/Pt/Au、Ni/Al/Pt/Au、Al/Ti/Au、Ti/Al/Pt/Au。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提供一種垂直結(jié)構(gòu)的高壓LED芯片的制備方法，通過將外延層邦定在高阻硅基板上，使得芯片的P電極與芯片的底部絕緣，形成垂直結(jié)構(gòu)芯片，并且通過連接層把相鄰管芯進行電連接，形成高壓芯片，該芯片可以直接采用較高電壓驅(qū)動，因此，在燈具的控制電路中，節(jié)省了變壓器，降低成本，沒有電流擁塞、可通過大電流、散熱優(yōu)良。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一個實施例的垂直結(jié)構(gòu)的高壓LED芯片的俯視圖；

圖2至圖9為本發(fā)明一個實施例的制造過程示意圖；

圖中標識說明：