[發(fā)明專利]一種雙插入層反射鏡結(jié)構(gòu)的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片及其制備方法

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• 申請(qǐng)日: 2017-12-21
• 公開（公告）號(hào): CN108511568A
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李國(guó)強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河源市眾拓光電科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L33/06
• 分類號(hào): H01L33/06;H01L33/46;H01L33/00
• 代理公司: 廣州市越秀區(qū)哲力專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 44288
• 代理人: 邵穗娟;湯喜友

本發(fā)明公開了一種雙插入層反射鏡結(jié)構(gòu)的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片，包括Si襯底、LED外延片、反射鏡第一插入金屬層、納米Ag反射鏡和反射鏡第二插入金屬層；LED外延片生長(zhǎng)在Si襯底上，反射鏡第一插入金屬層生長(zhǎng)在LED外延片表面，納米Ag反射鏡生長(zhǎng)在反射鏡第一插入金屬層表面，反射鏡第二插入金屬層生長(zhǎng)在納米Ag反射鏡表面。本發(fā)明還提供一種雙插入層反射鏡結(jié)構(gòu)的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片的制備方法。本發(fā)明的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片改善了Ag基反射鏡黏附性差和熱穩(wěn)定差的問(wèn)題，大幅度提高Ag反射鏡的工藝穩(wěn)定性及反射鏡反射率，進(jìn)而提高了垂直結(jié)構(gòu)LED芯片的良率及光輸出效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及LED制造領(lǐng)域，尤其涉及一種雙插入層反射鏡結(jié)構(gòu)的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著LED在照明領(lǐng)域的逐步應(yīng)用，市場(chǎng)對(duì)白光LED光效的要求越來(lái)越高，GaN基垂直結(jié)構(gòu)LED具有單面出光，良好的散熱能力，能夠承受大電流注入，這樣一個(gè)垂直結(jié)構(gòu)LED芯片可以相當(dāng)于幾個(gè)正裝結(jié)構(gòu)芯片，折合成本只有正裝結(jié)構(gòu)的幾分之一，因此，GaN基垂直結(jié)構(gòu)LED是市場(chǎng)所向，是半導(dǎo)體照明發(fā)展的必然趨勢(shì)。與傳統(tǒng)的平面結(jié)構(gòu)LED相比，垂直結(jié)構(gòu)LED具有許多優(yōu)點(diǎn)：垂直結(jié)構(gòu)LED兩個(gè)電極分別在LED的兩側(cè)，電流幾乎全部垂直流過(guò)外延層，沒(méi)有橫向流動(dòng)的電流，電流分布均勻，產(chǎn)生的熱量減少；采用鍵合與剝離的方法將導(dǎo)熱不好的藍(lán)寶石襯底去除，換成導(dǎo)電性好并且具有高熱導(dǎo)率的襯底，可有效地散熱；n-GaN層為出光面，該層具有一定的厚度，便于制作表面微結(jié)構(gòu)，以提高光提取效率?？傊?，與傳統(tǒng)平面結(jié)構(gòu)相比，垂直結(jié)構(gòu)在出光、散熱等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

而反射鏡是垂直結(jié)構(gòu)LED芯片最重要的結(jié)構(gòu)之一，形成低接觸電阻高反射率的p型歐姆接觸是獲取低電壓高光輸出功率的LED芯片的必要條件。圖1為現(xiàn)有技術(shù)垂直結(jié)構(gòu)LED芯片結(jié)構(gòu)示意圖，1’是Si(100)襯底，2’是鍵合層，3’是金屬保護(hù)層，4’是傳統(tǒng)Ni/Ag反射鏡層，5’是p-GaN層，6’是量子阱層，7’是n-GaN層，8’是n電極層。目前主要采用Ag作為反射鏡的核心材料，因?yàn)锳g是可見(jiàn)光波段反射率最高的金屬。但是Ag材料也有明顯的兩個(gè)缺點(diǎn)，一是Ag在GaN表面的黏附性較差，容易在芯片后續(xù)制程中很容易發(fā)生脫落，造成芯片的漏電和良率降低；同時(shí)Ag的功函數(shù)只有4.65eV，而p-GaN的功函數(shù)高達(dá)7.5eV，Ag和p-GaN之間存在較大的肖特基勢(shì)壘，即便通過(guò)高溫合金化處理，仍然會(huì)有較高的接觸電阻存在，最終造成較高的正向電壓；其二是由于Ag的物理化學(xué)性質(zhì)十分活潑，會(huì)導(dǎo)致其在300度以上的合金化過(guò)程中發(fā)生擴(kuò)散，團(tuán)簇，氧化等現(xiàn)象，造成Ag反射率的大幅退化，并對(duì)GaN造成破壞，造成芯片光輸出的大幅衰減。因此解決Ag反射鏡黏附性差、熱穩(wěn)定差的問(wèn)題，是提高反射率實(shí)現(xiàn)高光效LED的重要組成部分。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種雙插入層反射鏡結(jié)構(gòu)的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片，該垂直結(jié)構(gòu)LED芯片改善了Ag基反射鏡黏附性差和熱穩(wěn)定差的問(wèn)題，大幅度提高Ag反射鏡的工藝穩(wěn)定性及反射鏡反射率，進(jìn)而提高了垂直結(jié)構(gòu)LED芯片的良率及光輸出效率。

本發(fā)明的目的之二在于提供一種雙插入層反射鏡結(jié)構(gòu)的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片的制備方法，該制備方法采用雙插入層疊層設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，未使用到貴金屬，在提高性能的同時(shí)極大地節(jié)省了成本。

本發(fā)明的目的之一采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種雙插入層反射鏡結(jié)構(gòu)的垂直結(jié)構(gòu)LED芯片，包括Si襯底、LED外延片、反射鏡第一插入金屬層、納米Ag反射鏡和反射鏡第二插入金屬層；

所述LED外延片生長(zhǎng)在Si襯底上，所述反射鏡第一插入金屬層生長(zhǎng)在LED外延片表面，所述納米Ag反射鏡生長(zhǎng)在反射鏡第一插入金屬層表面，所述反射鏡第二插入金屬層生長(zhǎng)在納米Ag反射鏡表面；