一種高壓led芯片的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體領(lǐng)域，尤其涉及一種高壓LED芯片的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前LED (發(fā)光二極管)普通照明市場上使用的是傳統(tǒng)的DC LED (直流LED)芯片，DC LED芯片一般在大電流低電壓下工作，為提升電壓并滿足照明所需要的光通量，一般采用COB (集成封裝)結(jié)構(gòu)，即多顆芯片串并聯(lián)。而隨后出現(xiàn)的高壓LED (高壓LED)則在芯片級(jí)就實(shí)現(xiàn)了微晶粒的串并聯(lián)，芯片級(jí)串并聯(lián)有以下優(yōu)勢:一是高壓LED避免了 COB結(jié)構(gòu)中波長、電壓、亮度跨度帶來的一致性問題；二是高壓LED由于自身工作電壓高，容易實(shí)現(xiàn)封裝成品工作電壓接近市電，提高了驅(qū)動(dòng)電源的轉(zhuǎn)換效率，由于工作電流相對更低，其在成品應(yīng)用中的線路損耗也將明顯低于傳統(tǒng)DC LED芯片；三是減少了芯片的固晶和鍵合數(shù)量，有利于降低封裝的成本。因此高壓LED在照明市場上具有廣闊的使用前景。
[0003]但是，現(xiàn)有的高電壓LED中的每一個(gè)LED單元大多為橫向結(jié)構(gòu)，橫向結(jié)構(gòu)LED單元的存在電流擁塞(Current Crowding)、大電流下光效低,熱阻大、工藝復(fù)雜、不易二次配光等缺陷，因此需要一種電流擴(kuò)散好、熱阻低、容易二次配光的高電LED。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種電流擴(kuò)散好，大電流下發(fā)光效率高、散熱佳、工藝簡單的高壓LED芯片制備方法。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種高壓LED芯片的制備方法，包括:在第一襯底上依次生長緩沖層、N型GaN層、多量子阱層、P型GaN層和反射金屬層；在所述反射金屬層的部分區(qū)域上形成多個(gè)第一溝槽，所述第一溝槽的深度至P型GaN層；在所述反射金屬層上沉積一層第一絕緣層，所述第一絕緣層覆蓋了第一溝槽；在所述第一絕緣層上沉積一層鍵合金屬層；采用晶圓鍵合的方式與第二襯底結(jié)合；剝離第一襯底和緩沖層使N型GaN層暴露；在所述N型GaN層的部分區(qū)域形成多個(gè)第二溝槽，所述第二溝槽的位置與第一溝槽相對應(yīng)，深度至第一絕緣層，形成間隔排列的GaN微晶；
在所述GaN微晶部分區(qū)域內(nèi)形成一凹槽，所述凹槽與第二溝槽相連通，深度至反射金屬層；在所述第二溝槽的GaN微晶側(cè)壁上沉積一層第二絕緣層；在所述N型GaN層、部分暴露出的反射金屬層和第二溝槽內(nèi)及第二絕緣層表面上沉積金屬，形成N電極、P電極和連接相鄰LED電極的互聯(lián)金屬層，形成互連的多個(gè)LED。
[0006]優(yōu)選地，所述方法還包括對N型GaN層進(jìn)行表面粗化處理。
[0007]優(yōu)選地，所述第一襯底和第二襯底為藍(lán)寶石、SiC或Si中的一種。
[0008]優(yōu)選地，所述方法還包括在形成的高壓LED芯片上涂覆熒光粉硅膠。
[0009]優(yōu)選地,所述反射金屬層的材料為下列中的一種:Ag、Al、N1、Ni_Ag合金、Ag-Ni合金、Ag-N1-Al 合金。
[0010]優(yōu)選地，所述第一絕緣層和第二絕緣層的材料為下列中的一種或多種:Si02、SiN、Al2O30
[0011]優(yōu)選地，所述N電極、P電極和連接相鄰LED電極的互聯(lián)金屬層的材料為下列中的一種或多種:Cr、T1、Al、N1、Pt、Au。
[0012]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明提供一種高壓LED芯片的制備方法，該芯片制作工藝簡單，可以直接采用較高電壓驅(qū)動(dòng)；在燈具的控制電路中，節(jié)省了變壓器，降低了生產(chǎn)成本，沒有電流擁塞、可通過大電流、散熱優(yōu)良。
【附圖說明】
[0013]圖1至圖9為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的制備過程的示意圖。
[0014]圖中標(biāo)識(shí)說明:
I為第一襯底，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為第一溝槽,8為第一絕緣層,9為鍵合金屬層，10為第二襯底，11為第二溝槽,12為凹槽,13為第二絕緣層，14為N電極,15為P電極,16為互聯(lián)金屬層。
【具體實(shí)施方式】
[0015]如圖1至圖9所示，本發(fā)明提供一種高壓LED芯片的制備方法。
[0016]如圖1所示，采用MOCVD外延生長技術(shù)，在藍(lán)寶石襯底I上依次生長緩沖層2、N型GaN層3、多量子阱層4、P型GaN層5，然后采用PVD技術(shù)沉淀反射金屬層6。如圖2所示，在所述反射金屬層6的部分區(qū)域使用ICP干法刻蝕至P型GaN層5，形成多個(gè)第一溝槽槽7，本實(shí)施例中第一溝槽7的個(gè)數(shù)為2。如圖3所示，在反射金屬層6上沉積一層第一絕緣層8，第一絕緣層8覆蓋了第一溝槽7，所述第一絕緣層8的材料為二氧化硅。如圖4所示，在第一絕緣層8上沉積一層鍵合金屬層9,然后米用晶圓鍵合的方式與娃襯底10結(jié)合。如圖5所示，采用激光剝離的方法剝離藍(lán)寶石襯底I和緩沖層2使N型GaN層3暴露。如圖6所示，刻蝕N型GaN層3的部分區(qū)域形成多個(gè)第二溝槽11，第二溝槽11的位置與第一溝槽7相對應(yīng)，深度至第一絕緣層8，形成間隔排列的GaN微晶。如圖7A所示，在刻蝕第二溝槽11的同時(shí)，刻蝕GaN微晶部分區(qū)域內(nèi)形成一凹槽12，凹槽12與第二溝槽11相連通，深度至反射金屬層6,其俯視圖如圖7B所不。如圖8所7K,在第二溝槽11的GaN微晶側(cè)壁上沉積一層第二絕緣層13，所述第二絕緣層13的材料為二氧化硅。如圖9所示，在N型GaN層3、部分暴露出的反射金屬層6和第二溝槽11內(nèi)及第二絕緣層13表面上沉積金屬，形成N電極14、P電極15和連接相鄰LED電極的互聯(lián)金屬層16，形成互連的多個(gè)LED。
[0017]以上所述，僅為本發(fā)明中的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變換或替換都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高壓LED芯片的制備方法，包括: 在第一襯底上依次生長緩沖層、N型GaN層、多量子阱層、P型GaN層和反射金屬層； 在所述反射金屬層的部分區(qū)域上形成多個(gè)第一溝槽，所述第一溝槽的深度至P型GaN層； 在所述反射金屬層上沉積一層第一絕緣層，所述第一絕緣層覆蓋了第一溝槽； 在所述第一絕緣層上沉積一層鍵合金屬層； 采用晶圓鍵合的方式與第二襯底結(jié)合； 剝離第一襯底和緩沖層使N型GaN層暴露； 在所述N型GaN層的部分區(qū)域形成多個(gè)第二溝槽，所述第二溝槽的位置與第一溝槽相對應(yīng)，深度至第一絕緣層，形成間隔排列的GaN微晶； 在所述GaN微晶部分區(qū)域內(nèi)形成一凹槽，所述凹槽與第二溝槽相連通，深度至反射金屬層; 在所述第二溝槽的GaN微晶側(cè)壁上沉積一層第二絕緣層； 在所述N型GaN層、部分暴露出的反射金屬層和第二溝槽內(nèi)及第二絕緣層表面上沉積金屬，形成N電極、P電極和連接相鄰LED電極的互聯(lián)金屬層,形成互連的多個(gè)LED。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓LED芯片的制備方法，其特征在于所述方法還包括對N型GaN層進(jìn)行表面粗化處理。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓LED芯片的制備方法，其特征在于所述第一襯底和第二襯底的材料為藍(lán)寶石、Sic或Si中的一種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓LED芯片的制備方法，其特征在于所述方法還包括在形成的高壓LED芯片上涂覆熒光粉硅膠。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓LED芯片的制備方法，其特征在于所述反射金屬層的材料為下列中的一種:Ag、Al、N1、N1-Ag合金、Ag_Ni合金、Ag_Ni_Al合金。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓LED芯片的制備方法，其特征在于所述第一絕緣層和第二絕緣層的材料為下列中的一種或多種:Si02、SiN、Al203。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓LED芯片的制備方法，其特征在于所述所述N電極、P電極和連接相鄰LED電極的互連金屬層的材料為下列中的一種或多種:Cr、T1、Al、N1、Pt、Au0
【專利摘要】本發(fā)明提供一種高壓LED芯片的制備方法。該方法主要包括：采用晶圓鍵合的方式與第二襯底結(jié)合；剝離第一襯底和緩沖層使N型GaN層暴露；在N型GaN層的部分區(qū)域形成多個(gè)第二溝槽，形成間隔排列的GaN微晶；在GaN微晶部分區(qū)域內(nèi)形成一凹槽，所述凹槽與第二溝槽相連通，深度至反射金屬層；在所述第二溝槽的GaN微晶側(cè)壁上沉積一層第二絕緣層；在所述N型GaN層、部分暴露出的反射金屬層和第二溝槽內(nèi)及第二絕緣層表面上沉積金屬，形成N電極、P電極和連接相鄰LED電極的互聯(lián)金屬層，形成互連的多個(gè)LED。該芯片制作工藝簡單，可以直接采用較高電壓驅(qū)動(dòng)；在燈具的控制電路中，節(jié)省了變壓器，降低了生產(chǎn)成本，沒有電流擁塞、可通過大電流、散熱優(yōu)良。
【IPC分類】H01L33/64, H01L21/86, H01L33/00
【公開號(hào)】CN105336706
【申請?zhí)枴緾N201410382205
【發(fā)明人】封 波
【申請人】晶能光電（江西）有限公司
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2014年8月6日