具有電流阻擋結構的led垂直芯片及其制備方法

具有電流阻擋結構的led垂直芯片及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于LED芯片領域，特別是涉及一種具有電流阻擋結構的LED垂直芯片及其制備方法。
【背景技術】
[0002]自從1994年日本日亞公司在基于藍寶石襯底的GaN基LED的研究上取得重大突破后，世界各大公司和研究機構都在投入巨資加入到高亮度GaN基LED的開發中，極大地推動了高亮度LED的產業化進程。最近，由于GaN基LED亮度的提高，使其在顯示、交通信號燈、手機背光方面的應用前景更加廣闊。
[0003]相比于傳統的GaN基LED正裝結構，垂直結構具有散熱好，能夠承載大電流，發光強度高，耗電量小、壽命長等優點，被廣泛應用于通用照明、景觀照明、特種照明、汽車照明等領域，成為一代大功率GaN基LED極具潛力的產品，正受到業界越來越多的關注和研究。垂直結構LED通過晶片鍵合或電鍍法，結合激光剝離等工藝，將GaN基外延從藍寶石襯底轉移到導熱導電性能良好的金屬或半導體襯底材料上，形成上下分布的電極結構，使得電流垂直流過整個器件。如圖1所示，顯示為一般垂直結構的LED，自下而上依次包括鍵合襯底、P電極、P型GaN層層、多量子阱(MffQ)、N-GaN層及N電極。
[0004]然而，這種結構的LED芯片結構中，N電極下方是電流注入最集中的區域，這部分光會被電極遮擋或吸收最終成為無效發光，從而降低了 LED器件的發光強度和效率。為解決這一問題，在垂直結構LED器件中比較常用的方案是引入一電流阻擋層以限制或者大幅減少N電極下方有源層的發光，在藍光LED芯片中常用Si02或Si3N4作為電流阻擋層材料，然而這種絕緣材料制備工藝復雜，成本高，更存在與GaN的粘附性不佳的問題，會影響晶片鍵合的牢固度，從而造成襯底剝離良率降低并影響可靠性。
[0005]因此，提供一種新的具有電流阻擋結構的LED垂直芯片及其制備方法以解決上述問題實屬必要。

【發明內容】

[0006]鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種具有電流阻擋結構的LED垂直芯片及其制備方法，用于解決現有技術中電流阻擋層制備工藝復雜、與GaN的粘附性不佳，導致LED垂直芯片制備成本升高且可靠性降低的問題。
[0007]為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種具有電流阻擋結構的LED垂直芯片的制備方法，所述制備方法至少包括以下步驟:
[0008]提供生長襯底，在所述生長襯底上依次生長非摻雜GaN層、N型GaN層、多量子阱層及P型GaN層；
[0009]在所述P型GaN層表面形成ITO透明導電層；
[0010]在所述ITO透明導電層上蝕刻出第一開口及第二開口；所述第一開口與后續要形成的N電極在所述ITO透明導電層上的垂直投影位置相對應，所述第二開口位于所述第一開口外圍自所述第一開口向外依次排布的不同分布區域內，且相同分布區域內的所述第二開口的尺寸相同，自所述第一開口向外不同分布區域內所述第二開口的尺寸漸變;所述第一開口及所述第二開口貫穿所述ITO透明導電層以暴露出所述P型GaN層；
[0011]在所述ITO透明導電層表面形成金屬電極層，所述金屬電極層填充進所述第一開口及所述第二開口，并與所述第一開口及所述第二開口暴露出的所述P型GaN層接觸;所述ITO透明導電層及所述金屬電極層共同構成P電極；
[0012]提供鍵合襯底，將所述鍵合襯底鍵合于所述金屬電極層表面；
[0013]依次去除所述生長襯底及所述非摻雜GaN層，并形成自上至下貫穿所述N型GaN層、多量子阱層及P型GaN層的切割道；
[0014]在所述N型GaN層表面形成N電極。
[0015]作為本發明的具有電流阻擋結構的LED垂直芯片的制備方法的一種優選方案，自所述第一開口向外不同分布區域內所述第二開口的尺寸逐漸變小。
[0016]作為本發明的具有電流阻擋結構的LED垂直芯片的制備方法的一種優選方案，所述第二開口在相同的分布區域內均勾分布。
[0017]作為本發明的具有電流阻擋結構的LED垂直芯片的制備方法的一種優選方案，在所述ITO透明導電層表面依次形成反射電極層及鍵合金屬層，所述反射電極層及鍵合金屬層共同作為所述金屬電極層。
[0018]作為本發明的具有電流阻擋結構的LED垂直芯片的制備方法的一種優選方案，所述ITO透明導電層與所述P型GaN層及所述金屬電極層之間均為歐姆接觸;所述金屬電極層與所述第一開口及所述第二開口暴露的所述P型GaN層之間為肖特基接觸。
[0019]作為本發明的具有電流阻擋結構的LED垂直芯片的制備方法的一種優選方案，在所述N型GaN層表面形成所述N電極之前，還包括將所述N型GaN層表面進行粗化處理的步驟。
[0020]本發明還提供一種具有電流阻擋結構的LED垂直芯片，所述具有電流阻擋結構的LED垂直芯片包括:鍵合襯底及自下而上依次形成于所述鍵合襯底上的金屬電極層、ITO透明導電層、層、多量子阱層、層及N電極，其特征在于:
[0021]所述ITO透明導電層中具有第一開口及第二開口，所述第一開口與所述N電極在所述ITO透明導電層上的垂直投影位置相對應，所述第二開口位于所述第一開口外圍自所述第一開口向外依次排布的不同分布區域內，且相同分布區域內的所述第二開口的尺寸相同，自所述第一開口向外不同分布區域內所述第二開口的尺寸漸變；
[0022]所述第一開口及所述第二開口暴露出所述P型GaN層，所述金屬電極層填充進所述第一開口及所第二開口，并與所述第一開口及所第二開口暴露的所述P型GaN層接觸;所述金屬電極層與所述第一開口及所第二開口暴露的P型GaN層的接觸區域作為電流阻擋結構。
[0023]作為本發明的具有電流阻擋結構的LED垂直芯片的一種優選方案，自所述第一開口向外不同分布區域內所述第二開口的尺寸逐漸變小。
[0024]作為本發明的具有電流阻擋結構的LED垂直芯片的一種優選方案，所述第二開口在相同的分布區域內均勻分布。
[0025]作為本發明的具有電流阻擋結構的LED垂直芯片的一種優選方案，所述金屬電極層包括反射電極層及鍵合金屬層，其中，所述反射電極層與所述ITO透明導電層連接，所述鍵合金屬層與所述鍵合襯底連接。
[0026]作為本發明的具有電流阻擋結構的LED垂直芯片的一種優選方案，所述ITO透明導電層與所述P型GaN層及所述金屬電極層之間均為歐姆接觸;所述金屬電極層與所述第一開口及所述第二開口暴露的所述P型GaN層之間為肖特基接觸。
[0027]作為本發明的具有電流阻擋結構的LED垂直芯片的一種優選方案，所述N型GaN層表面經過粗化處理。
[0028]如上所述，本發明的具有電流阻擋結構的LED垂直芯片及其制備方法，具有以下有益效果:本發明通過在ITO透明導電層上與N電極垂直投影位置蝕刻出第一開口，在第一開口外圍蝕刻出自所述第一開口向外尺寸漸變的第二開口，利用P型GaN層與反射電極之間的漸變電阻形成漸變阻擋層，接觸電阻由內向外漸變，形成良好的電流阻擋結構，將注入電流有效擴展開來，緩解N電極下方電流的擁擠，提高電流的均勻分布，從而提高垂直結構LED的發光性能。相比傳統的電流阻擋工藝，該方法優勢在于工藝簡單，成本低，產能高，可調性強。
【附圖說明】
[0029]圖1顯示為顯示為現有技術中一般垂直結構的LED的示意圖。
[0030]圖2顯示為本發明實施例一中提供的具有電流阻擋結構的LED垂直芯片的制備方法的工藝流程圖。
[0031]圖3顯示為本發明實施例一中提供的具有電流阻擋結構的LED垂直芯片的制備方法中在襯底上依次生長非故意摻雜GaN層、N型GaN層、多量子阱層及P型GaN層的示意圖。
[0032]圖4顯示為本發明實施例一中提供的具有電流阻擋結構的LED垂直芯片的制備方法中在P型GaN層表面形成ITO透明導電層的示意圖。
[0033]圖5顯示為本發明實施例一中提供的具有電流阻擋結構的LED垂直芯片的制備方法中在ITO透明導電層上蝕刻出第一開口及第二開口的不意圖。
[0034]圖6至圖7顯示為本發明實施例一中提供的具有電流阻擋結構的LED垂直芯片的制備方法中在ITO透明導電層上蝕刻出第一開口及第二開口的俯視示意圖；其中，圖6為第一開口位于ITO透明導電層中部的俯