[發(fā)明專利]垂直LED芯片結(jié)構(gòu)及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510955122.0
• 申請(qǐng)日: 2015-12-17
• 公開（公告）號(hào): CN105428475A
• 公開（公告）日: 2016-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 童玲;徐慧文;張宇;李起鳴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 映瑞光電科技（上海）有限公司
• 主分類號(hào): H01L33/00
• 分類號(hào): H01L33/00;H01L33/22;H01L33/06;H01L33/32
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所 31219
• 代理人: 羅泳文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管及其制備方法，特別是涉及一種垂直LED芯片結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)

相比于傳統(tǒng)的GaN基LED正裝結(jié)構(gòu)，垂直結(jié)構(gòu)具有散熱好，能夠承載大電流，發(fā)光強(qiáng)度高，耗電量小、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于通用照明、景觀照明、特種照明、汽車照明等領(lǐng)域，成為一代大功率GaN基LED極具潛力的解決方案，正受到業(yè)界越來(lái)越多的關(guān)注和研究。垂直結(jié)構(gòu)剝離了藍(lán)寶石襯底，可直接在外延P型層上布置反射層，器件內(nèi)部有源區(qū)隨機(jī)射向非出光面的光直接通過(guò)反射層反射，通常的反射層為金屬反射層或者電介質(zhì)材料構(gòu)成的布拉格分布反射層等，避免了由于器件內(nèi)部有源區(qū)隨機(jī)射向非出光面而造成光抽取效率的降低。但是，反射層通常蒸鍍?cè)诠饣腎TO透明接觸層之上，呈現(xiàn)為鏡面反射，這對(duì)LED光提取效率的提高有很大的限制。

GaN基LED的光抽取效率受制于GaN與空氣之間巨大的折射率差，根據(jù)斯涅耳定律，只有入射角在臨界角(約23°)以內(nèi)的光可以出射到空氣中，而臨界角以外的光只能在GaN內(nèi)部來(lái)回反射，直至被自吸收。為了提高LED的出光效率，圖形化襯底在LED的制備中被廣泛采用。而垂直結(jié)構(gòu)LED剝離襯底后暴露的N面N-GaN層表面化學(xué)性質(zhì)活潑,易于與KOH或H3PO4發(fā)生反應(yīng)形成微小的金字塔形貌，能顯著增大器件內(nèi)部光的出射幾率，而粗化效果的不同對(duì)垂直芯片的出光也有顯著影響。

因此與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)LED一樣，垂直結(jié)構(gòu)LED亦面臨著如何提高光提取效率的問(wèn)題。

鑒于以上所述，本發(fā)明的目的在于提供一種高亮度垂直LED芯片結(jié)構(gòu)及其制備方法，以明顯改善現(xiàn)有垂直芯片N-GaN表面粗化效果不佳的狀況，大幅提升垂直芯片光提取效率。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種垂直LED芯片結(jié)構(gòu)及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中表面粗化效果不佳的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種垂直LED芯片結(jié)構(gòu)的制備方法，所述制備方法包括：步驟1)，提供一生長(zhǎng)襯底，于所述生長(zhǎng)襯底上依次生長(zhǎng)UID-GaN層、N-GaN層、多量子阱層以及P-GaN層；步驟2)，于所述P-GaN層表面形成反射P電極；步驟3)，提供一導(dǎo)電基底，并將該導(dǎo)電基底鍵合于所述反射P電極上；步驟4)，剝離所述生長(zhǎng)襯底；步驟5)，去除所述UID-GaN層，并去除切割道區(qū)域的GaN，形成臺(tái)面圖形；步驟6)，采用KOH強(qiáng)堿溶液對(duì)所述N-GaN層進(jìn)行第一次粗化，然后采用顯影液弱堿溶液對(duì)所述N-GaN層進(jìn)行第二次粗化，以于N-GaN層表面形成密集的金字塔形貌；以及步驟7)，于所述N-GaN層表面制作N電極。

作為本發(fā)明的垂直LED芯片結(jié)構(gòu)的制備方法的一種優(yōu)選方案，步驟2)制作反射P電極包括以下步驟：步驟2-1)，于所述P-GaN層表面制備歐姆接觸的ITO層或Ni層；步驟2-2)，于所述ITO層或Ni層表面制作Ag反射鏡；步驟2-3)，于所述Ag反射鏡表面制作Au/Sn金屬鍵合層。

作為本發(fā)明的垂直LED芯片結(jié)構(gòu)的制備方法的一種優(yōu)選方案，步驟3)所述的導(dǎo)電基底包括Si襯底、W/Cu襯底及Mo/Cu襯底中的一種。

作為本發(fā)明的垂直LED芯片結(jié)構(gòu)的制備方法的一種優(yōu)選方案，步驟4)采用激光剝離工藝剝離所述生長(zhǎng)襯底。

作為本發(fā)明的垂直LED芯片結(jié)構(gòu)的制備方法的一種優(yōu)選方案，步驟5)中，采用ICP刻蝕法去除所述UID-GaN層，并采用ICP刻蝕法去除切割道區(qū)域的GaN，所述ICP刻蝕法采用的刻蝕氣體包括Cl₂及BCl₃的一種或其混合氣體。

作為本發(fā)明的垂直LED芯片結(jié)構(gòu)的制備方法的一種優(yōu)選方案，步驟6)包括：步驟6-1)，采用KOH強(qiáng)堿溶液對(duì)所述N-GaN層進(jìn)行第一次粗化，于所述N-GaN層表面形成初始金字塔，各初始金字塔之間具有N-GaN平面；步驟6-2)，采用顯影液弱堿溶液對(duì)所述N-GaN層進(jìn)行第二次粗化，使所述初始金字塔的尺寸逐漸增大形成第一尺寸的金字塔，并于所述N-GaN平面腐蝕出第二尺寸的金字塔，所述第一尺寸的金字塔與第二尺寸的金字塔緊密排布，其中，所述第一尺寸大于所述第二尺寸。

作為本發(fā)明的垂直LED芯片結(jié)構(gòu)的制備方法的一種優(yōu)選方案，步驟6)所述的顯影液弱堿溶液為AZ300MIF型顯影液。