一种高压led芯片的制备方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]目前LED (发光二极管)普通照明市场上使用的是传统的DC LED (直流LED)芯片，DC LED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HV 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HV 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HV 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，由于工作电流低，其在成品应用中的线路损耗也将明显低于传统DC LED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HV LED在照明市场上具有广阔的使用前景。
[0003]但是，现有的高电压半导体发光二极管中的每一个LED单元具有横向结构，横向结构LED单元的缺点是不能采用大电流驱动、发光效率低、电流拥塞(currentcrowding)、热阻大等，因此需要一种高电压半导体发光二极管，可以采用大电流驱动，并且进一步提高发光效率和改善散热。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种高压半导体发光二极管的制备方法，利用该方法制备的高压芯片可以采用大电流驱动，并且提高发光效率、改善散热。
[0005]为了解决本发明的技术问题，本发明提供一种高压LED芯片的制备方法，该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凹槽和第一沟槽，所述第一凹槽的深度至N型GaN层，所述第一沟槽的深度至P型GaN层，该方法还包括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凹槽的侧壁及所述第一沟槽，在所述覆盖在反射金属层上的第一绝缘层的部分区域形成多个第二沟槽，所述第二沟槽的深度至反射金属层，在所述第一绝缘层上沉积一层电流扩散金属层，所述电流扩散金属层覆盖了所述第一凹槽和第二沟槽，在所述电流扩散金属层的部分区域形成多个第三沟槽，所述第三沟槽的深度至第一绝缘层，该方法还包括在所述电流扩散金属层上沉积一层第二绝缘层，所述第二绝缘层覆盖了第三沟槽，从而与第一绝缘层连通，在所述第二绝缘层的部分区域形成多个第二凹槽，所述第二凹槽的深度至电流扩散金属层，在所述第二绝缘层上沉积一层键合金属层，所述键合金属层覆盖了所述第二凹槽，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层形成多个第四沟槽，所述第四沟槽的位置与第一沟槽相对应，深度至反射金属层。
[0006]优选地，所述第二衬底的背面还沉积有一层背面金属层。
[0007]优选地,所述反射金属层的材料为下列中的一种:Ag、Al、N1、Ni_Ag合金、Ag-Ni合金、Ag-N1-Al 合金。
[0008]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:Si02、SiN,
Al2O3tJ
[0009]优选地，所述方法还包括对N型GaN层进行表面粗化处理。
[0010]优选地，所述第一沟槽的个数至少为I。
[0011]优选地，所述第一凹槽的个数至少为I。
[0012]优选地，所述第二凹槽的个数至少为I。
[0013]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，该芯片可以直接采用较高电压驱动，因此，在灯具的控制电路中，节省了变压器，降低成本，没有电流拥塞、可通过大电流、散热优良。
【附图说明】
[0014]图1至图10为本发明一个实施例的制备过程的示意图。
[0015]图中标识说明:
I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为第一凹槽，8为第一沟槽，9为第一绝缘层，10为第二沟槽，11为电流扩散金属层，12为第三沟槽，13为第二绝缘层，14为第二凹槽，15为键合金属层，16为第二衬底，17为背面金属层，18为第四沟槽，19为P电极。
【具体实施方式】
[0016]如图1至图10所示，本发明提供一种高压LED芯片的制备方法。
[0017]如图1所示在第一衬底I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和反射金属层6。
[0018]如图2所示，在所述反射金属层6的部分区域形成多个第一凹槽7和第一沟槽8，所述第一凹槽7的深度至N型GaN层3，所述第一沟槽8的深度至P型GaN层5，本实施例中第一沟槽8的个数为3，第一凹槽7的个数为4。
[0019]如图3所示，在反射金属层6上沉积一层第一绝缘层9，第一绝缘层9覆盖了第一凹槽7的侧壁及第一沟槽8，在所述覆盖在反射金属层6上的第一绝缘层9的部分区域形成多个第二沟槽10，所述第二沟槽10的深度至反射金属层6。
[0020]如图4所示，在第一绝缘层9上沉积一层电流扩散金属层11，所述电流扩散金属层11覆盖了第一凹槽7和第二沟槽10，在所述电流扩散金属层11的部分区域形成多个第三沟槽12，所述第三沟槽12的深度至第一绝缘层9。
[0021]如图5所示，在电流扩散金属层11上沉积一层第二绝缘层13，第二绝缘层13覆盖了第三沟槽12从而与第一绝缘层9连通，在第二绝缘层13的部分区域形成一个第二凹槽14，所述第二凹槽14的深度至电流扩散金属层11。
[0022]如图6所示，在所述第二绝缘层13上沉积一层键合金属层15，所述键合金属层15覆盖了第二凹槽14。
[0023]如图7所示，采用晶圆键合的方式与第二衬底16结合，在第二衬底16背面沉积一层背面金属层17。剥离第一衬底I和缓冲层2使N型GaN层3暴露,如图8所不。在所述N型GaN层3形成多个第四沟槽18并暴露边缘的反射金属层6，所述第四沟槽18的位置与第一沟槽8相对应，第四沟槽18深度至反射金属层6，如图9所示。在暴露的边缘反射金属层6上形成一个P电极19,如图10所不。
[0024]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。
【主权项】
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；其特征在于，在所述反射金属层的部分区域上形成多个第一凹槽和第一沟槽，所述第一凹槽的深度至N型GaN层，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凹槽的侧壁及所述第一沟槽； 在所述覆盖在反射金属层上的第一绝缘层的部分区域形成多个第二沟槽，所述第二沟槽的深度至反射金属层； 在所述第一绝缘层上沉积一层电流扩散金属层，所述电流扩散金属层覆盖了所述第一凹槽和第二沟槽； 在所述电流扩散金属层的部分区域形成多个第三沟槽，所述第三沟槽的深度至第一绝缘层； 在所述电流扩散金属层上沉积一层第二绝缘层，所述第二绝缘层覆盖了所述第三沟槽与第一绝缘层连通； 在所述第二绝缘层的部分区域形成多个第二凹槽，所述第二凹槽的深度至电流扩散金属层； 在所述第二绝缘层上沉积一层键合金属层，所述键合金属层覆盖了所述第二凹槽； 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层形成多个第四沟槽，所述第四沟槽的位置与第一沟槽相对应，深度至反射金属层。2.根据权利要求1所述的一种高压LED芯片的制备方法，其特征在于所述第二衬底的背面还沉积有一层背面金属层。3.根据权利要求1所述的一种高压LED芯片的制备方法，其特征在于所述反射金属层的材料为下列中的一种:Ag、Al、N1、N1-Ag合金、Ag-Ni合金、Ag-N1-Al合金。4.根据权利要求1所述的一种高压LED芯片的制备方法，其特征在于所述第一绝缘层和第二绝缘层的材料为下列中的一种或多种:Si02、SiN、Al203。5.根据权利要求1所述的一种高压LED芯片的制备方法，其特征在于所述方法还包括对N型GaN层进行表面粗化处理。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沟槽的个数至少为I。7.根据权利要求1所述的一种高压LED芯片的制备方法，其特征在于所述第一凹槽的个数至少为I。8.根据权利要求1所述的一种高压LED芯片的制备方法，其特征在于所述第二凹槽的个数至少为I。
【专利摘要】本发明提供一种高压LED芯片的制备方法，该方法包括在反射金属层的部分区域上形成多个第一凹槽和第一沟槽，在反射金属层上的第一绝缘层的部分区域形成多个第二沟槽，在电流扩散金属层的部分区域形成多个第三沟槽，在第二绝缘层的部分区域形成多个第二凹槽，在N型GaN层形成多个第四沟槽。通过这些沟槽和凹槽导电连通，形成高压芯片。由该方法制得的高压LED芯片可以直接采用较高电压驱动，没有电流拥塞，散热优良。
【IPC分类】H01L33/00
【公开号】CN104900766
【申请号】CN201410082227
【发明人】封 波, 邓彪, 孙钱, 赵汉民, 王敏
【申请人】晶能光电（常州）有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月7日