一種垂直結構的高壓led芯片的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于半導體照明技術領域，具體而言，是一種垂直結構的高壓LED芯片的制備方法。
【背景技術】
[0002]發光二極管(LED)具有壽命長、節能、環保、色彩豐富的優點，因此，隨著外延、芯片、封裝等技術的發展，發光效率的進一步提高，LED已經被逐步用于照明、顯示、醫療等各個領域。傳統的氮化鎵基發光二極管在直流電壓下工作，電壓范圍為2.9-3.5V，工作電流通常為20mA。為了讓發光二極管達到普通照明所需的亮度，一般要將LED芯片的工作電流提高到100mA以上，目前常用的有100mA，350mA和700mA。當把LED用于普通照明時，需要220V-380V左右的交流市電驅動，如果采用大電流的高功率LED芯片，驅動裝置中需要一個較大的變壓器，同時需要通過濾波整流電路將交流電轉變成直流電，從而導致整個LED燈具體積較大，壽命也由于電解電容的引入而大大降低。此外，大電流驅動導致的線損也比較高，從而導致浪費的能耗增加，燈具散熱的負擔也增加。而隨后出現的HV LED(高壓LED)則在芯片級就實現了微晶粒的串并聯，芯片級串并聯有以下優勢:一是HV LED避免了 C0B結構中波長、電壓、亮度跨度帶來的一致性問題；二是HV LED由于自身工作電壓高，容易實現封裝成品工作電壓接近市電，提高了驅動電源的轉換效率，由于工作電流低，其在成品應用中的線路損耗也將明顯低于傳統DC LED芯片；三是減少了芯片的固晶和鍵合數量，有利于降低封裝的成本。因此HV LED在照明市場上具有廣闊的使用前景。
[0003]但是，現有的高HV LED中的每一個LED單元是橫向結構的，橫向結構LED單元的缺點是不能采用大電流驅動、發光效率低、電流擁塞、熱阻大等，因此需要一種HV LED，可以采用大電流驅動，并且進一步提高發光效率和改善散熱。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種高壓LED芯片的制備方法，由該方法制備的高壓LED芯片可以采用大電流驅動，并且散熱性能優良。
[0005]為了解決本發明的技術問題，本發明提供一種垂直結構的高壓LED芯片的制備方法，該方法包括在生長襯底上依次生長緩沖層、N型GaN層、多量子阱層、P型GaN層，形成外延層，在P型GaN層上蒸鍍反射金屬層、金屬阻擋層和邦定金屬層，將所述蒸鍍有反射金屬層的外延層邦定在高阻硅基板上，去除生長襯底和緩沖層，暴露出N型GaN層，刻蝕GaN層至暴露高阻硅基板形成溝槽以產生多個分立的管芯，該方法還包括刻蝕所述每個分立管芯上暴露的GaN層的部分區域至暴露出金屬阻擋層，形成P電極焊盤區，在未被刻蝕的GaN層上形成N電極焊盤區，在相鄰管芯的P電極焊盤區和N電極焊盤區之間沉積一層絕緣層，其中所述絕緣層覆蓋了 N電極焊盤區和P電極焊盤區的側壁并延伸至高阻硅基板，在所述P電極焊盤區蒸鍍P電極金屬形成P電極，在N電極焊盤區蒸鍍N電極金屬形成N電極，在相鄰管芯的N電極和P電極之間沉積一層連接層，所述連接層連接相鄰管芯的N電極和P電極，形成高壓芯片。
[0006]優選地，所述刻蝕是采用ICP或RIE干法刻蝕。
[0007]優選地，所述溝槽的深度為2.5um_7um。
[0008]優選地，所述生長襯底為下列中的一種:藍寶石、硅、碳化硅。
[0009]優選地，所述絕緣層的材料為下列中的一種或多種:Si02、SiN、Al203。
[0010]優選地，所述連接層的材料為下列中的一種或多種:銦錫氧化物(ΙΤ0)、氧化鋅(ZnO)、石墨烯、金屬。
[0011]優選地，所述連接層的厚度為3000 A~50000 A。
[0012]優選地，所述P電極金屬和N電極金屬的材料分別為下列中的一種:Al/Pt/Au、Ag/Pt/Au、Ni/Ag/Pt/Au、TiW/Pt/Au、Ti/Ag/Pt/Au、Ni/Al/Pt/Au、Al/Ti/Au、Ti/Al/Pt/Au。
[0013]本發明的有益效果:
本發明提供一種垂直結構的高壓LED芯片的制備方法，通過將外延層邦定在高阻硅基板上，使得芯片的P電極與芯片的底部絕緣，形成垂直結構芯片，并且通過連接層把相鄰管芯進行電連接，形成高壓芯片，該芯片可以直接采用較高電壓驅動，因此，在燈具的控制電路中，節省了變壓器，降低成本，沒有電流擁塞、可通過大電流、散熱優良。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明一個實施例的垂直結構的高壓LED芯片的俯視圖；
圖2至圖9為本發明一個實施例的制造過程示意圖；
圖中標識說明:
1為藍寶石生長襯底，2為緩沖層，3為N型GaN層，4為多量子阱層，5為P型GaN層，6為反射金屬層，7為金屬阻擋層，8為邦定金屬層，9高阻硅基板，10為溝槽，11為P電極焊盤區，12為N電極焊盤區，13為絕緣層，14為P電極，15為N電極，16為連接層。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0016]圖1為用本發明一個實施例的垂直結構的高壓LED芯片的俯視結構示意圖。
[0017]如圖2所不在藍寶石生長襯底1上依次外延生長緩沖層2,N型GaN層3,多量子講層4，P型GaN層5，形成外延層，在外延層上蒸鍍反射金屬層6、金屬阻擋層7和邦定金屬層8，如圖3所示。如圖4所示，將所述蒸鍍有反射金屬層6的外延層通過邦定金屬層8邦定在高阻硅基板9上，采用激光剝離的方法去除藍寶石生長襯底1，把外延層轉移到高阻硅基板9上，用ICP刻蝕法去除緩沖層2，暴露出N型GaN層3。如圖5所示，刻蝕暴露出的GaN層至暴露出高阻硅基板9形成溝槽10以產生分立的管芯。刻蝕每個分立管芯上暴露的GaN層的部分區域至暴露出金屬阻擋層7，形成P電極焊盤區11，在未被刻蝕的N型GaN層3上形成N電極焊盤區12，如圖6所示。如圖7所示，在相鄰管芯的P電極焊盤區11和N電極焊盤區12之間沉積一層絕緣層13，所述絕緣層13覆蓋了 N電極焊盤區12和P電極焊盤區11的側壁并延伸至高阻硅基板9。如圖8所示，在P電極焊盤區11蒸鍍P電極金屬形成P電極14，在N電極焊盤區12蒸鍍N電極金屬形成N電極15。如圖9所示，在相鄰管芯的N電極15和P電極14之間沉積一層連接層16，所述連接層連接相鄰管芯的N電極15和P電極14，形成高壓芯片。
[0018]以上所述，僅為本發明中的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉該技術的人在本發明所揭露的技術范圍內，可輕易想到的變換或替換都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種垂直結構的高壓LED芯片的制備方法，包括； 在生長襯底上依次生長緩沖層、N型GaN層、多量子阱層、P型GaN層，形成外延層； 在P型GaN層上蒸鍍反射金屬層、金屬阻擋層和邦定金屬層； 將所述蒸鍍有反射金屬層的外延層邦定在高阻硅基板上，去除生長襯底和緩沖層，暴露出N型GaN層； 其特征在于，刻蝕GaN層至暴露高阻硅基板形成溝槽以產生多個分立的管芯； 刻蝕所述每個分立管芯上暴露的GaN層的部分區域至暴露出金屬阻擋層，形成P電極焊盤區，在未被刻蝕的GaN層上形成N電極焊盤區； 在相鄰管芯的P電極焊盤區和N電極焊盤區之間沉積一層絕緣層，其中所述絕緣層覆蓋了 N電極焊盤區和P電極焊盤區的側壁并延伸至高阻硅基板； 在所述P電極焊盤區蒸鍍P電極金屬形成P電極，在N電極焊盤區蒸鍍N電極金屬形成N電極； 在相鄰管芯的N電極和P電極之間沉積一層連接層，所述連接層連接相鄰管芯的N電極和P電極，形成高壓芯片。2.根據權利要求1所述的一種垂直結構的高壓LED芯片的制備方法，其特征在于所述刻蝕是采用ICP或RIE干法刻蝕。3.根據權利要求1所述的一種垂直結構的高壓LED芯片的制備方法，其特征在于所述溝槽的深度為2.5um-7um。4.根據權利要求1所述的一種垂直結構的高壓LED芯片的制備方法，其特征在于所述生長襯底為下列中的一種:藍寶石、硅、碳化硅。5.根據權利要求1所述的一種垂直結構的高壓LED芯片的制備方法，其特征在于所述絕緣層的材料為下列中的一種或多種:Si02、SiN、Al203。6.根據權利要求1所述的一種垂直結構的高壓LED芯片的制備方法，其特征在于所述連接層的材料為下列中的一種或多種:銦錫氧化物(ITO)、氧化鋅(ZnO)、石墨烯、金屬。7.根據權利要求1所述的一種垂直結構的高壓LED芯片的制備方法，其特征在于所述連接層的厚度為3000 50000A。8.根據權利要求1所述的一種垂直結構的高壓LED芯片的制備方法，其特征在于所述P電極金屬和N電極金屬的材料分別為下列中的一種:A1/Pt/Au、Ag/Pt/Au、Ni/Ag/Pt/Au、TiW/Pt/Au、Ti/Ag/Pt/Au、Ni/Al/Pt/Au、Al/Ti/Au、Ti/Al/Pt/Au。
【專利摘要】本發明提供一種垂直結構的高壓LED芯片的制備方法，該方法在相鄰管芯的P電極焊盤區和N電極焊盤區之間沉積一層絕緣層，其中所述絕緣層覆蓋了N電極焊盤區和P電極焊盤區的側壁并延伸至高阻硅基板，并在相鄰管芯的N電極和P電極之間沉積一層連接層，所述連接層連接相鄰管芯的N電極和P電極，形成高壓芯片。
【IPC分類】H01L33/00
【公開號】CN105280757
【申請號】CN201410224864
【發明人】朱浩, 劉國旭, 鄒靈威, 曲曉東
【申請人】易美芯光（北京）科技有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2014年5月27日