[發明專利]垂直結構LED芯片的制備方法

在審

• 申請號: 202011044855.6
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112186079A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 范偉宏;薛脫;李東昇;張曉平;馬新剛;張學雙;趙進超
• 申請（專利權）人: 廈門士蘭明鎵化合物半導體有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/02;H01L33/12
• 代理公司: 上海思捷知識產權代理有限公司 31295
• 代理人: 王宏婧

本發明提供了一種垂直結構LED芯片的制備方法，采用超薄的金屬襯底作為垂直結構LED芯片的襯底，金屬襯底的導電、導熱能力優異，可以顯著增加芯片的導電和散熱能力，提高了芯片極限工作性能；并且，在金屬襯底第二表面形成金屬應力調整層，金屬應力調整層采用與金屬襯底不同的材料制成，可以補償外延層對金屬襯底施加的應力，改善制備垂直結構LED芯片的晶圓的翹曲問題，提升了晶圓劃片的工藝良率，進而提高垂直結構LED芯片的良率，具有良好的技術推廣應用前景。并且采用超薄金屬襯底能顯著降低垂直結構LED芯片的尺寸，滿足芯片小型化和薄型化的需求。

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，尤其涉及一種垂直結構LED芯片的制備方法。

背景技術

垂直結構LED芯片由于采用了導電導熱能力良好的鍵合襯底，因此相比正裝和倒裝結構LED芯片，在具有良好的散熱能力的同時，可以承受更大的工作電流，其亮度和光效顯著提升，因此在大功率照明領域有著顯著的技術優勢。隨著顯示、智能穿戴和照明應用技術的進一步提升，要求芯片小型化和薄型化，對垂直結構LED芯片帶來了更大的挑戰。

由于硅襯底成本較低，現有的垂直結構LED芯片主要采用硅襯底，使其成為當前垂直結構LED芯片主流選擇的轉移襯底方案。但是，隨著封裝技術追求微型化和超薄化，超薄芯片工藝對硅基垂直結構LED芯片帶來了嚴重的技術挑戰，當芯片降至150um及以下厚度時，由于III-V族化合物和硅材料的晶格失配和熱失配較嚴重，導致制備垂直結構LED芯片的晶圓的翹曲顯著增加，造成芯片良率大幅度降低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種垂直結構LED芯片的制備方法，改善垂直結構LED芯片中的應力，減小芯片的翹曲程度。

為了達到上述目的，本發明提供了一種垂直結構LED芯片的制備方法，包括：

提供外延襯底，并在所述外延襯底上形成外延層，所述外延層包括兩個半導體層及位于兩個所述半導體層之間的發光層；

在所述外延層上鍵合金屬襯底、金屬應力調整層及支撐襯底，所述金屬應力調整層通過所述金屬襯底與一個所述半導體層電性連接以作為第一電極，所述金屬應力調整層的材料與所述金屬襯底的材料不同；

將所述外延襯底分離；

形成焊盤，所述焊盤與另一個所述半導體層電性連接以作為第二電極；以及，

將所述支撐襯底分離。

可選的，在所述外延襯底上形成所述外延層之前，還包括：

在所述外延襯底上形成外延應力調整層，所述外延應力調整層為多個晶格常數漸變的膜層。

可選的，兩個所述半導體層分別為N型半導體層及P型半導體層，所述N型半導體層較所述P型半導體層更靠近所述外延襯底，在所述外延層上鍵合所述金屬襯底、金屬應力調整層及支撐襯底之前，還包括：

依次在所述外延層上形成P型接觸層及反射鏡層，所述金屬襯底通過所述反射鏡層及所述P型接觸層與所述P型半導體層電性連接；

以及，在將所述外延襯底分離之后，在所述N型半導體層上形成所述焊盤。

可選的，在所述外延層上鍵合所述金屬襯底的步驟包括：

在所述反射鏡層上以及所述金屬襯底上分別形成第一鍵合材料層及第二鍵合材料層；以及，

所述第一鍵合材料層與所述第二鍵合材料層融合以在所述反射鏡層上鍵合所述金屬襯底，所述第一鍵合材料層與所述第二鍵合材料層融合后在所述金屬襯底與所述反射鏡層之間形成鍵合層。

可選的，在所述N型半導體層上形成所述焊盤之前，還在所述N型半導體層上形成N型接觸層，以使所述焊盤通過所述N型接觸層與所述N型半導體層電性連接。