一种垂直结构的高压led芯片的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于半导体照明技术领域，具体而言，是一种垂直结构的高压LED芯片的制备方法。
【背景技术】
[0002]发光二极管(LED)具有寿命长、节能、环保、色彩丰富的优点，因此，随着外延、芯片、封装等技术的发展，发光效率的进一步提高，LED已经被逐步用于照明、显示、医疗等各个领域。传统的氮化镓基发光二极管在直流电压下工作，电压范围为2.9-3.5V，工作电流通常为20mA。为了让发光二极管达到普通照明所需的亮度，一般要将LED芯片的工作电流提高到100mA以上，目前常用的有100mA，350mA和700mA。当把LED用于普通照明时，需要220V-380V左右的交流市电驱动，如果采用大电流的高功率LED芯片，驱动装置中需要一个较大的变压器，同时需要通过滤波整流电路将交流电转变成直流电，从而导致整个LED灯具体积较大，寿命也由于电解电容的引入而大大降低。此外，大电流驱动导致的线损也比较高，从而导致浪费的能耗增加，灯具散热的负担也增加。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 C0B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HV LED中的每一个LED单元是横向结构的，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、热阻大等，因此需要一种HV LED，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LED芯片的制备方法，由该方法制备的高压LED芯片可以采用大电流驱动，并且散热性能优良。
[0005]为了解决本发明的技术问题，本发明提供一种垂直结构的高压LED芯片的制备方法，该方法包括在生长衬底上依次生长缓冲层、N型GaN层、多量子阱层、P型GaN层，形成外延层，在P型GaN层上蒸镀反射金属层、金属阻挡层和邦定金属层，将所述蒸镀有反射金属层的外延层邦定在高阻硅基板上，去除生长衬底和缓冲层，暴露出N型GaN层，刻蚀GaN层至暴露高阻硅基板形成沟槽以产生多个分立的管芯，该方法还包括刻蚀所述每个分立管芯上暴露的GaN层的部分区域至暴露出金属阻挡层，形成P电极焊盘区，在未被刻蚀的GaN层上形成N电极焊盘区，在相邻管芯的P电极焊盘区和N电极焊盘区之间沉积一层绝缘层，其中所述绝缘层覆盖了 N电极焊盘区和P电极焊盘区的侧壁并延伸至高阻硅基板，在所述P电极焊盘区蒸镀P电极金属形成P电极，在N电极焊盘区蒸镀N电极金属形成N电极，在相邻管芯的N电极和P电极之间沉积一层连接层，所述连接层连接相邻管芯的N电极和P电极，形成高压芯片。
[0006]优选地，所述刻蚀是采用ICP或RIE干法刻蚀。
[0007]优选地，所述沟槽的深度为2.5um_7um。
[0008]优选地，所述生长衬底为下列中的一种:蓝宝石、硅、碳化硅。
[0009]优选地，所述绝缘层的材料为下列中的一种或多种:Si02、SiN、Al203。
[0010]优选地，所述连接层的材料为下列中的一种或多种:铟锡氧化物(ΙΤ0)、氧化锌(ZnO)、石墨烯、金属。
[0011]优选地，所述连接层的厚度为3000 A~50000 A。
[0012]优选地，所述P电极金属和N电极金属的材料分别为下列中的一种: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]本发明的有益效果:
本发明提供一种垂直结构的高压LED芯片的制备方法，通过将外延层邦定在高阻硅基板上，使得芯片的P电极与芯片的底部绝缘，形成垂直结构芯片，并且通过连接层把相邻管芯进行电连接，形成高压芯片，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为本发明一个实施例的垂直结构的高压LED芯片的俯视图；
图2至图9为本发明一个实施例的制造过程示意图；
图中标识说明:
1为蓝宝石生长衬底，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为金属阻挡层，8为邦定金属层，9高阻硅基板，10为沟槽，11为P电极焊盘区，12为N电极焊盘区，13为绝缘层，14为P电极，15为N电极，16为连接层。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0016]图1为用本发明一个实施例的垂直结构的高压LED芯片的俯视结构示意图。
[0017]如图2所不在蓝宝石生长衬底1上依次外延生长缓冲层2,N型GaN层3,多量子讲层4，P型GaN层5，形成外延层，在外延层上蒸镀反射金属层6、金属阻挡层7和邦定金属层8，如图3所示。如图4所示，将所述蒸镀有反射金属层6的外延层通过邦定金属层8邦定在高阻硅基板9上，采用激光剥离的方法去除蓝宝石生长衬底1，把外延层转移到高阻硅基板9上，用ICP刻蚀法去除缓冲层2，暴露出N型GaN层3。如图5所示，刻蚀暴露出的GaN层至暴露出高阻硅基板9形成沟槽10以产生分立的管芯。刻蚀每个分立管芯上暴露的GaN层的部分区域至暴露出金属阻挡层7，形成P电极焊盘区11，在未被刻蚀的N型GaN层3上形成N电极焊盘区12，如图6所示。如图7所示，在相邻管芯的P电极焊盘区11和N电极焊盘区12之间沉积一层绝缘层13，所述绝缘层13覆盖了 N电极焊盘区12和P电极焊盘区11的侧壁并延伸至高阻硅基板9。如图8所示，在P电极焊盘区11蒸镀P电极金属形成P电极14，在N电极焊盘区12蒸镀N电极金属形成N电极15。如图9所示，在相邻管芯的N电极15和P电极14之间沉积一层连接层16，所述连接层连接相邻管芯的N电极15和P电极14，形成高压芯片。
[0018]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】
1.一种垂直结构的高压LED芯片的制备方法，包括； 在生长衬底上依次生长缓冲层、N型GaN层、多量子阱层、P型GaN层，形成外延层； 在P型GaN层上蒸镀反射金属层、金属阻挡层和邦定金属层； 将所述蒸镀有反射金属层的外延层邦定在高阻硅基板上，去除生长衬底和缓冲层，暴露出N型GaN层； 其特征在于，刻蚀GaN层至暴露高阻硅基板形成沟槽以产生多个分立的管芯； 刻蚀所述每个分立管芯上暴露的GaN层的部分区域至暴露出金属阻挡层，形成P电极焊盘区，在未被刻蚀的GaN层上形成N电极焊盘区； 在相邻管芯的P电极焊盘区和N电极焊盘区之间沉积一层绝缘层，其中所述绝缘层覆盖了 N电极焊盘区和P电极焊盘区的侧壁并延伸至高阻硅基板； 在所述P电极焊盘区蒸镀P电极金属形成P电极，在N电极焊盘区蒸镀N电极金属形成N电极； 在相邻管芯的N电极和P电极之间沉积一层连接层，所述连接层连接相邻管芯的N电极和P电极，形成高压芯片。2.根据权利要求1所述的一种垂直结构的高压LED芯片的制备方法，其特征在于所述刻蚀是采用ICP或RIE干法刻蚀。3.根据权利要求1所述的一种垂直结构的高压LED芯片的制备方法，其特征在于所述沟槽的深度为2.5um-7um。4.根据权利要求1所述的一种垂直结构的高压LED芯片的制备方法，其特征在于所述生长衬底为下列中的一种:蓝宝石、硅、碳化硅。5.根据权利要求1所述的一种垂直结构的高压LED芯片的制备方法，其特征在于所述绝缘层的材料为下列中的一种或多种:Si02、SiN、Al203。6.根据权利要求1所述的一种垂直结构的高压LED芯片的制备方法，其特征在于所述连接层的材料为下列中的一种或多种:铟锡氧化物(ITO)、氧化锌(ZnO)、石墨烯、金属。7.根据权利要求1所述的一种垂直结构的高压LED芯片的制备方法，其特征在于所述连接层的厚度为3000 50000A。8.根据权利要求1所述的一种垂直结构的高压LED芯片的制备方法，其特征在于所述P电极金属和N电极金属的材料分别为下列中的一种: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。
【专利摘要】本发明提供一种垂直结构的高压LED芯片的制备方法，该方法在相邻管芯的P电极焊盘区和N电极焊盘区之间沉积一层绝缘层，其中所述绝缘层覆盖了N电极焊盘区和P电极焊盘区的侧壁并延伸至高阻硅基板，并在相邻管芯的N电极和P电极之间沉积一层连接层，所述连接层连接相邻管芯的N电极和P电极，形成高压芯片。
【IPC分类】H01L33/00
【公开号】CN105280757
【申请号】CN201410224864
【发明人】朱浩, 刘国旭, 邹灵威, 曲晓东
【申请人】易美芯光（北京）科技有限公司
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2014年5月27日