[發明專利]具有光滑側壁的垂直LED芯片結構的制備方法

在審

• 申請號: 201610068672.5
• 申請日: 2016-01-29
• 公開（公告）號: CN107026227A
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: 魏天使;徐慧文;李起鳴
• 申請（專利權）人: 映瑞光電科技（上海）有限公司
• 主分類號: H01L33/48
• 分類號: H01L33/48;H01L33/00;H01L33/20
• 代理公司: 上海光華專利事務所31219
• 代理人: 余明偉

技術領域

本發明屬于半導體照明領域，特別是涉及一種具有光滑側壁的垂直LED芯片結構及制備方法。

背景技術

相比于傳統的GaN基LED正裝結構，垂直結構具有散熱好，能夠承載大電流，發光強度高，耗電量小、壽命長等優點，被廣泛應用于通用照明、景觀照明、特種照明、汽車照明等領域，成為一代大功率GaN基LED極具潛力的解決方案，正受到業界越來越多的關注和研究。

垂直LED芯片結構通過晶片鍵合或電鍍法，結合激光剝離等工藝，將GaN基外延結構從藍寶石襯底轉移到導熱導電性能良好的金屬或半導體襯底材料上，形成上下分布的電極結構，使得電流垂直流過整個器件。晶片鍵合、激光剝離后，利用電感耦合式等離子體(ICP)深刻蝕工藝將芯片切割道的GaN刻蝕干凈，同時形成臺階結構，而后用KOH或NaOH溶液對N-GaN層表面進行粗化，并在N-GaN層的粗化表面形成N電極。

然而，現有工藝中，對N-GaN層表面進行粗化時，一般采用芯片正面粗化工藝，該工藝在對N-GaN表面粗化的同時，會在芯片中的臺階結構的側壁形成深槽，使得所述臺階結構的側壁容易發生ESD(靜電放電)擊穿，大大降低了垂直LED芯片結構的可靠性。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種具有光滑側壁的垂直LED芯片結構及其制備方法，用于解決現有技術中由于臺階結構的側壁容易形成深槽而導致的垂直LED芯片結構容易發生ESD擊穿，可靠性較低的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種具有光滑側壁的垂直LED芯片結構的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

1)提供生長襯底，于所述生長襯底上依次生長UID-GaN層、N-GaN層、多量子阱層以及P-GaN層；

2)于所述P-GaN層上形成P電極；

3)提供鍵合襯底，將所述鍵合襯底與步驟2)得到的結構鍵合在一起，且所述P電極的表面與所述鍵合襯底的表面緊密貼合；

4)剝離所述生長襯底；

5)去除所述UID-GaN層，并采用ICP刻蝕工藝去除切割道區域的GaN，同時形成臺階結構；

6)于所述臺階結構的側壁及切割道區域形成鈍化保護層；

7)對所述N-GaN層表面進行表面粗化，形成粗化微結構；

8)于表面粗化后的所述N-GaN層表面制備N電極。

作為本發明的具有光滑側壁的垂直LED芯片結構的制備方法的一種優選方案，步驟1)中，所述生長襯底為藍寶石襯底。

作為本發明的具有光滑側壁的垂直LED芯片結構的制備方法的一種優選方案，步驟2)包括以下步驟：

2-1)于所述P-GaN層表面形成歐姆接觸的ITO透明導電膜；

2-2)于所述ITO透明導電膜表面形成反射層，所述反射層包覆所述ITO透明導電膜；

2-3)于所述反射層表面形成金屬鍵合層。

作為本發明的具有光滑側壁的垂直LED芯片結構的制備方法的一種優選方案，步驟3)中，所述鍵合襯底包括Si襯底、W/Cu襯底及Mo/Cu襯底中的一種。

作為本發明的具有光滑側壁的垂直LED芯片結構的制備方法的一種優選方案，步驟4)中，采用激光剝離工藝剝離所述生長襯底。

作為本發明的具有光滑側壁的垂直LED芯片結構的制備方法的一種優選方案，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。

作為本發明的具有光滑側壁的垂直LED芯片結構的制備方法的一種優選方案，步驟6)中，所述鈍化保護層為SiO₂層。

作為本發明的具有光滑側壁的垂直LED芯片結構的制備方法的一種優選方案，步驟7)中，采用濕法腐蝕工藝對所述N-GaN層表面進行表面粗化，使N-GaN層表面形成金字塔形粗化微結構。

作為本發明的具有光滑側壁的垂直LED芯片結構的制備方法的一種優選方案，所述濕法腐蝕工藝采用的腐蝕溶液包括KOH及H₃PO₄中的一種或其混合溶液。