[發(fā)明專利]垂直發(fā)光芯片及其制備方法

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• 申請日: 2022-06-06
• 公開（公告）號(hào): CN115207172A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李惠蕓;劉芳;楊丹;方華;孫雷蒙;其他發(fā)明人請求不公開姓名
• 申請（專利權(quán)）人: 華引芯（武漢）科技有限公司;華引芯(張家港)半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號(hào): H01L33/00
• 分類號(hào): H01L33/00;H01L33/24;H01L33/12
• 代理公司: 武漢江楚智匯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 42228
• 代理人: 鄧寅杰

本發(fā)明涉及一種垂直發(fā)光芯片及其制備方法，包括：在藍(lán)寶石襯底上生長解離層；在解離層上生長介質(zhì)層，在介質(zhì)層遠(yuǎn)離解離層的表面形成錐形凸起陣列；在錐形凸起陣列上覆蓋緩沖層，緩沖層遠(yuǎn)離錐形凸起陣列的表面平整；在緩沖層上按順序依次生長發(fā)光功能層和導(dǎo)電功能層；激光照射至解離層，藍(lán)寶石襯底剝離下來。通過以上方式，可以減少垂直發(fā)光芯片中藍(lán)寶石平襯底上發(fā)光功能層位錯(cuò)密度，獲得高質(zhì)量發(fā)光功能層，且該垂直發(fā)光芯片的內(nèi)量子效率提升5％?20％，光提取效率改善1％?5％，反向漏電流情況減小，L70壽命延長10％以上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及垂直發(fā)光芯片制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種垂直發(fā)光芯片及其制備方法。

背景技術(shù)

垂直LED芯片因其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)相比于正裝和倒裝，其電流橫向擴(kuò)展能力更強(qiáng)，散熱效果更好，能承受更大的工作電流，出光效率更高等優(yōu)點(diǎn)，因此在大功率照明領(lǐng)域有著顯著的技術(shù)優(yōu)勢。隨著顯示、智能穿戴和照明應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)一步提升，要求芯片小型化和薄型化，對垂直結(jié)構(gòu)LED芯片帶來了更大的挑戰(zhàn)，也對芯片的性能提出了更高的要求。

對于光電元件來說，材料內(nèi)的位錯(cuò)和缺陷會(huì)在很大程度上決定整個(gè)器件性能。垂直LED芯片的GaN基LED都是基于藍(lán)寶石襯底來生長外延的，由于晶格失配，直接在藍(lán)寶石平襯底上生長GaN基外延，外延生長帶來的高位錯(cuò)密度使外延缺陷增加，非輻射復(fù)合增加，內(nèi)量子效率降低，影響垂直LED芯片壽命；若與正裝和倒裝LED芯片一樣在藍(lán)寶石襯底上做圖形化，雖然生長出來的外延層質(zhì)量提升，但是在后續(xù)激光剝離工藝中，容易出現(xiàn)藍(lán)寶石襯底剝離不完全或者無法剝離的情況,無法將垂直結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢完全發(fā)揮出來。

因此，對于垂直LED芯片來說，如何解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷是目前亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，本發(fā)明提供一種垂直發(fā)光芯片及其制備方法，能在藍(lán)寶石平襯底上生長出高質(zhì)量氮化鎵基外延用于垂直LED芯片制造。

本發(fā)明提供了一種垂直發(fā)光芯片的制備方法，包括以下步驟：

在藍(lán)寶石襯底上生長解離層；

在所述解離層上生長介質(zhì)層，在所述介質(zhì)層遠(yuǎn)離所述解離層的表面形成錐形凸起陣列；

在所述錐形凸起陣列上覆蓋緩沖層，所述緩沖層遠(yuǎn)離所述錐形凸起陣列的表面平整；

在所述緩沖層上按順序依次生長發(fā)光功能層和導(dǎo)電功能層；

激光照射至所述解離層，所述藍(lán)寶石襯底剝離下來。

作為以上實(shí)施例的優(yōu)選方式，所述在所述介質(zhì)層遠(yuǎn)離所述解離層的表面形成錐形凸起陣列，包括：

在所述介質(zhì)層的表面制作出陣列掩膜圖形；

然后使用反應(yīng)離子腐蝕工藝或電感耦合等離子工藝將無掩膜覆蓋的介質(zhì)材料去除，獲得的所述錐形凸起陣列中的錐形凸起為微米級(jí)。

作為以上實(shí)施例的優(yōu)選方式，所述陣列掩膜圖形中的單個(gè)掩膜圖形包括圓形或正多邊形，所述陣列掩膜圖形中的單個(gè)掩膜圖形尺寸≤3μm。

作為以上實(shí)施例的優(yōu)選方式，所述在所述錐形凸起陣列上覆蓋緩沖層，包括：

在所述錐形凸起陣列的表面形成第一緩沖層，所述第一緩沖層的形狀與所述錐形凸起陣列的形狀一樣；

在所述第一緩沖層之間的空隙中填充第二緩沖層，所述第二緩沖層填充所述第一緩沖層內(nèi)錐形凸起之間的空隙并且所述第二緩沖層遠(yuǎn)離所述第一緩沖層的表面平整。

作為以上實(shí)施例的優(yōu)選方式，所述第一緩沖層和所述第二緩沖層均包括氮化鋁、氮化鎵或氮化銦鎵中的至少一種材料。

作為以上實(shí)施例的優(yōu)選方式，所述在所述錐形凸起陣列的表面形成第一緩沖層，包括：