CN105336706A - 一种高压led芯片的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高压LED芯片的制备方法。该方法主要包括：采用晶圆键合的方式与第二衬底结合；剥离第一衬底和缓冲层使N型GaN层暴露；在N型GaN层的部分区域形成多个第二沟槽，形成间隔排列的GaN微晶；在GaN微晶部分区域内形成一凹槽，所述凹槽与第二沟槽相连通，深度至反射金属层；在所述第二沟槽的GaN微晶侧壁上沉积一层第二绝缘层；在所述N型GaN层、部分暴露出的反射金属层和第二沟槽内及第二绝缘层表面上沉积金属，形成N电极、P电极和连接相邻LED电极的互联金属层，形成互连的多个LED。该芯片制作工艺简单，可以直接采用较高电压驱动；在灯具的控制电路中，节省了变压器，降低了生产成本，没有电流拥塞、可通过大电流、散热优良。

Description

一种高压LED芯片的制备方法

技术领域

本发明属于半导体领域，尤其涉及一种高压LED芯片的制备方法。

背景技术

目前LED（发光二极管）普通照明市场上使用的是传统的DCLED（直流LED）芯片，DCLED芯片一般在大电流低电压下工作，为提升电压并满足照明所需要的光通量，一般采用COB（集成封装）结构，即多颗芯片串并联。而随后出现的高压LED（高压LED）则在芯片级就实现了微晶粒的串并联，芯片级串并联有以下优势：一是高压LED避免了COB结构中波长、电压、亮度跨度带来的一致性问题；二是高压LED由于自身工作电压高，容易实现封装成品工作电压接近市电，提高了驱动电源的转换效率，由于工作电流相对更低，其在成品应用中的线路损耗也将明显低于传统DCLED芯片；三是减少了芯片的固晶和键合数量，有利于降低封装的成本。因此高压LED在照明市场上具有广阔的使用前景。

但是，现有的高电压LED中的每一个LED单元大多为横向结构，横向结构LED单元的存在电流拥塞(CurrentCrowding)、大电流下光效低，热阻大、工艺复杂、不易二次配光等缺陷，因此需要一种电流扩散好、热阻低、容易二次配光的高电LED。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种电流扩散好，大电流下发光效率高、散热佳、工艺简单的高压LED芯片制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种高压LED芯片的制备方法，包括：在第一衬底上依次生长缓冲层、N型GaN层、多量子阱层、P型GaN层和反射金属层；在所述反射金属层的部分区域上形成多个第一沟槽，所述第一沟槽的深度至P型GaN层；在所述反射金属层上沉积一层第一绝缘层，所述第一绝缘层覆盖了第一沟槽；在所述第一绝缘层上沉积一层键合金属层；采用晶圆键合的方式与第二衬底结合；剥离第一衬底和缓冲层使N型GaN层暴露；在所述N型GaN层的部分区域形成多个第二沟槽，所述第二沟槽的位置与第一沟槽相对应，深度至第一绝缘层，形成间隔排列的GaN微晶；

在所述GaN微晶部分区域内形成一凹槽，所述凹槽与第二沟槽相连通，深度至反射金属层；在所述第二沟槽的GaN微晶侧壁上沉积一层第二绝缘层；在所述N型GaN层、部分暴露出的反射金属层和第二沟槽内及第二绝缘层表面上沉积金属，形成N电极、P电极和连接相邻LED电极的互联金属层，形成互连的多个LED。

优选地，所述方法还包括对N型GaN层进行表面粗化处理。

优选地，所述第一衬底和第二衬底为蓝宝石、SiC或Si中的一种。

优选地，所述方法还包括在形成的高压LED芯片上涂覆荧光粉硅胶。

优选地，所述反射金属层的材料为下列中的一种：Ag、Al、Ni、Ni-Ag合金、Ag-Ni合金、Ag-Ni-Al合金。

优选地，所述第一绝缘层和第二绝缘层的材料为下列中的一种或多种：SiO₂、SiN、Al₂O₃。

优选地，所述N电极、P电极和连接相邻LED电极的互联金属层的材料为下列中的一种或多种：Cr、Ti、Al、Ni、Pt、Au。

本发明的有益效果：

本发明提供一种高压LED芯片的制备方法，该芯片制作工艺简单，可以直接采用较高电压驱动；在灯具的控制电路中，节省了变压器，降低了生产成本，没有电流拥塞、可通过大电流、散热优良。

附图说明

图1至图9为本发明一个实施例的制备过程的示意图。

图中标识说明：

1为第一衬底，2为缓冲层，3为N型GaN层，4为多量子阱层，5为P型GaN层，6为反射金属层，7为第一沟槽，8为第一绝缘层，9为键合金属层，10为第二衬底，11为第二沟槽，12为凹槽，13为第二绝缘层，14为N电极，15为P电极，16为互联金属层。

具体实施方式

如图1至图9所示，本发明提供一种高压LED芯片的制备方法。

如图1所示，采用MOCVD外延生长技术，在蓝宝石衬底1上依次生长缓冲层2、N型GaN层3、多量子阱层4、P型GaN层5，然后采用PVD技术沉淀反射金属层6。如图2所示，在所述反射金属层6的部分区域使用ICP干法刻蚀至P型GaN层5，形成多个第一沟槽槽7，本实施例中第一沟槽7的个数为2。如图3所示，在反射金属层6上沉积一层第一绝缘层8，第一绝缘层8覆盖了第一沟槽7，所述第一绝缘层8的材料为二氧化硅。如图4所示，在第一绝缘层8上沉积一层键合金属层9，然后采用晶圆键合的方式与硅衬底10结合。如图5所示，采用激光剥离的方法剥离蓝宝石衬底1和缓冲层2使N型GaN层3暴露。如图6所示，刻蚀N型GaN层3的部分区域形成多个第二沟槽11，第二沟槽11的位置与第一沟槽7相对应，深度至第一绝缘层8，形成间隔排列的GaN微晶。如图7A所示，在刻蚀第二沟槽11的同时，刻蚀GaN微晶部分区域内形成一凹槽12，凹槽12与第二沟槽11相连通，深度至反射金属层6，其俯视图如图7B所示。如图8所示，在第二沟槽11的GaN微晶侧壁上沉积一层第二绝缘层13，所述第二绝缘层13的材料为二氧化硅。如图9所示，在N型GaN层3、部分暴露出的反射金属层6和第二沟槽11内及第二绝缘层13表面上沉积金属，形成N电极14、P电极15和连接相邻LED电极的互联金属层16，形成互连的多个LED。

以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变换或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种高压LED芯片的制备方法，包括：

在第一衬底上依次生长缓冲层、N型GaN层、多量子阱层、P型GaN层和反射金属层；

在所述反射金属层的部分区域上形成多个第一沟槽，所述第一沟槽的深度至P型GaN层；

在所述反射金属层上沉积一层第一绝缘层，所述第一绝缘层覆盖了第一沟槽；

在所述第一绝缘层上沉积一层键合金属层；

采用晶圆键合的方式与第二衬底结合；

剥离第一衬底和缓冲层使N型GaN层暴露；

在所述N型GaN层的部分区域形成多个第二沟槽，所述第二沟槽的位置与第一沟槽相对应，深度至第一绝缘层，形成间隔排列的GaN微晶；

在所述GaN微晶部分区域内形成一凹槽，所述凹槽与第二沟槽相连通，深度至反射金属层；

在所述第二沟槽的GaN微晶侧壁上沉积一层第二绝缘层；

在所述N型GaN层、部分暴露出的反射金属层和第二沟槽内及第二绝缘层表面上沉积金属，形成N电极、P电极和连接相邻LED电极的互联金属层，形成互连的多个LED。

2.根据权利要求1所述的一种高压LED芯片的制备方法，其特征在于所述方法还包括对N型GaN层进行表面粗化处理。

3.根据权利要求1所述的一种高压LED芯片的制备方法，其特征在于所述第一衬底和第二衬底的材料为蓝宝石、SiC或Si中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种高压LED芯片的制备方法，其特征在于所述方法还包括在形成的高压LED芯片上涂覆荧光粉硅胶。

5.根据权利要求1所述的一种高压LED芯片的制备方法，其特征在于所述反射金属层的材料为下列中的一种：Ag、Al、Ni、Ni-Ag合金、Ag-Ni合金、Ag-Ni-Al合金。

6.根据权利要求1所述的一种高压LED芯片的制备方法，其特征在于所述第一绝缘层和第二绝缘层的材料为下列中的一种或多种：SiO₂、SiN、Al₂O₃。

7.根据权利要求1所述的一种高压LED芯片的制备方法，其特征在于所述所述N电极、P电极和连接相邻LED电极的互连金属层的材料为下列中的一种或多种：Cr、Ti、Al、Ni、Pt、Au。