[發明專利]一種倒裝柔性GaN基LED及其制備方法

在審

• 申請號: 202210087861.2
• 申請日: 2022-01-26
• 公開（公告）號: CN114122227A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 唐先勝;韓麗麗;王兆偉;宮衛華
• 申請（專利權）人: 山東省科學院激光研究所
• 主分類號: H01L33/48
• 分類號: H01L33/48;H01L33/00
• 代理公司: 濟南龍瑞知識產權代理有限公司 37272
• 代理人: 張俊濤

本發明涉及半導體光電器件制備技術領域，特別涉及一種倒裝柔性GaN基LED及其制備方法，GaN基LED器件下方貼合有鍵合層，鍵合層的下方貼合柔性金屬襯底。鍵合層為金、銦、銀或錫的任意一種構成的金屬層；柔性金屬襯底為銅、鉬銅或鎢鉬銅的任意一種金屬，柔性金屬襯底的制備方法包括電鍍或合金化處理。本發明的有益效果為：制備方法簡單易行，方便可靠，另外本過程不會對器件產生影響，不會破壞材料結構特性，并且針對在硅襯底上生長得到的GaN基LED芯片，在制備過程中不經過傳統工藝的高溫過程，具有很好的工藝兼容性。不需要蒸鍍厚的金層，降低了生產成本。應用范圍廣，可適用于所有的GaN基LED器件，尤其適用于提高紫外LED的出光效率。

技術領域

本發明涉及半導體光電器件制備技術領域，特別涉及一種倒裝柔性GaN基LED及其制備方法。

背景技術

利用發光二極管（LED）作為光源的燈具，一般是用半導體LED制成。LED燈的壽命和發光效率可達白熾燈的幾倍，和一體式熒光燈相比也高出不少。單顆發光二極管的光度比傳統白熾燈和節能燈低很多，所以一個燈泡通常會包含多顆發光二極管。近年，二極管技術提高，高功率、高光度的發光二極管陸續上市，使得這類燈泡漸有取代其他傳統光源之勢。

目前LED作為照明工具的主流方法是通過藍光或者紫光激發黃色熒光粉，混色形成白色照明燈。而藍光和紫光LED的制備是基于GaN基材料的生長和相應的工藝制備。GaN基材料的生長主要是在藍寶石上進行的，因此目前的藍光和紫光LED的制備大多采用水平結構芯片，再結合倒裝的方式，實現高功率的底部出光形式。水平結構芯片存在電流擁擠現象，不利于芯片功率的提升，有損芯片壽命，因此尋求GaN基垂直結構芯片的制備勢在必行。

由于相關公司和技術的推進，已經實現了垂直結構的GaN基LED芯片的制備，多采用將芯片鍵合至硅片上，然后通過激光剝離的方式進行藍寶石襯底去除，實現襯底轉移。這種方式可以適用于GaN基藍光LED芯片，但是對于紫光甚至紫外芯片而言，強烈的熱效應使得這種方式不能滿足應用。因此，尋求新的鍵合方式、新的制備工藝以及新的鍵合襯底，成為當務之急。

為此，本申請設計了一種倒裝柔性GaN基LED及其制備方法，以解決上述問題。

發明內容

本發明為了彌補現有技術的不足，提出了一種倒裝柔性GaN基LED及其制備方法，解決目前轉移至硅襯底上存在的導熱困難的問題，適用于大功率的藍綠光LED、紫外LED等。

本發明是通過如下技術方案實現的：

一種倒裝柔性GaN基LED，包括LED器件，所述LED器件下方貼合有鍵合層，鍵合層的下方貼合柔性金屬襯底。所述LED器件為GaN基LED器件；所述鍵合層為金、銦、銀或錫的任意一種構成的金屬層；所述柔性金屬襯底為銅、鉬銅或鎢鉬銅的任意一種的金屬，柔性金屬襯底的制備方法包括電鍍或合金化處理。

基于上述的倒裝柔性GaN基LED結構，一種對于在硅襯底上生長得到的GaN基LED芯片的實現倒裝柔性GaN基LED的制備方法步驟如下：

S1，對于在硅襯底上生長得到的GaN基LED芯片，將生長完成后的晶圓清潔干凈；

S2，利用電子束蒸發沉積第一歐姆接觸金屬層；

S3，在氧氣氛圍中進行退火處理，退火時間為5min，退火溫度為550℃，得到良好的歐姆接觸；

S4，在第一歐姆接觸金屬層表面沉積鍵合層；

S5，通過采用0.5A的電流、電鍍時間為4個小時的電鍍處理，在鍵合層上電鍍出銅層；

S6，去除硅襯底；

S7，利用常規LED制備工藝，如刻蝕間道、沉積第二歐姆接觸層來制備垂直結構的LED芯片。