垂直结构led芯片及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种垂直结构LED芯片及其制造方法。
【背景技术】
[0002]发光二极管(Light Emitting D1de，简称LED)是一种半导体发光器件，具有能耗低，体积小、寿命长，稳定性好，响应快，发光波长稳定等光电性能特点。目前已经在照明、家电、显示屏、指示灯等领域有广范的应用。
[0003]近年来，传统的正装结构LED芯片由于受结构和材质所限，出光率和工作电流等已经不能够满足发展需要。此外，为了提高LED产品的照明品质和集成度，单位面积光效(lm/ff/cm2)已成为衡量LED芯片的一个重要指标，而正装结构LED芯片对此同样薄弱。
[0004]为了克服正装led芯片的这些不足，业界提出一种垂直结构LED芯片。垂直结构LED芯片通过使用导热导电性很好的衬底以及表面粗化技术可以很好地解决这些难题，从而垂直结构LED芯片的散热能力和电流扩展能力得以提高，成为满足这一发展趋势要求的热点产品。
[0005]然而，如图1所示，垂直结构LED芯片的P电极I和N电极2在芯片的上下两侧，其电流扩展能力还有待进一步改善。
【发明内容】
[0006]本发明的主要目的在于，提供一种垂直结构LED芯片及其制造方法，提高垂直结构LED芯片的电流扩展能力，并简化封装难度。
[0007]为解决上述技术问题，本发明提供一种垂直结构LED芯片的制造方法，包括:
[0008]提供前端结构，所述前端结构包括第一衬底，形成于所述第一衬底上的N型氮化镓层、量子阱层及P型氮化镓层；
[0009]刻蚀所述P型氮化镓层及量子阱层形成第一凹槽，暴露出N型氮化镓层；
[0010]在所述P型氮化镓层上依次形成欧姆接触层、反射镜以及绝缘层，所述绝缘层覆盖所述第一凹槽，之后刻蚀绝缘层位于第一凹槽中央的部分，暴露出N型氮化镓层；
[0011]在所述第一凹槽中形成N电极，在所述绝缘层及N电极上形成键合层；
[0012]提供键合衬底，通过所述键合层与所述前端结构相键合，并去除第一衬底；
[0013]刻蚀所述N型氮化镓层、量子阱层及P型氮化镓层，形成第二凹槽，暴露出欧姆接触层；
[0014]对所述N型氮化镓层进行表面粗化处理；以及
[0015]在所述第二凹槽中形成P电极。
[0016]可选的，对于所述的垂直结构LED芯片的制造方法，所述第一凹槽的形成为采用包括氯化硼、氯气及氩气在等离子体环境下进行刻蚀。
[0017]可选的，对于所述的垂直结构LED芯片的制造方法，所述欧姆接触层的材料包括氧化铟锡或氧化锌，所述反射镜的材料包括银、铝，所述绝缘层的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氧化钛中的一种或者堆层结构。
[0018]可选的，对于所述的垂直结构LED芯片的制造方法，所述N电极的材料包括镍/金，铬/铝/钛/铂/金，铬/铂/金；所述键合层的材料包括金，锡，金锡合金。
[0019]可选的，对于所述的垂直结构LED芯片的制造方法，所述键合衬底的材料包括硅、铜、钨铜或者钼铜合金。
[0020]可选的，对于所述的垂直结构LED芯片的制造方法，采用湿法刻蚀进行所述表面粗化处理。
[0021]相应的，本发明还提供一种由所述的垂直结构LED芯片的制造方法制得的垂直结构LED芯片，包括:
[0022]键合衬底；
[0023]层叠位于所述键合衬底上的键合层、绝缘层、反射镜、欧姆接触层、P型氮化镓层及量子阱层；
[0024]贯穿所述绝缘层、反射镜、欧姆接触层、P型氮化镓层及量子阱层的N电极，所述绝缘层实现N电极与P型氮化镓层、量子阱层的电隔离，所述N电极电连接所述键合层；
[0025]位于所述量子阱层及N电极上的N型氮化镓层，所述N型氮化镓层具有粗糙表面；
[0026]贯穿所述P型氮化镓层、量子阱层及N型氮化镓层的P电极，所述P电极电连接所述欧姆接触层。
[0027]本发明提供的垂直结构LED芯片及其制造方法中，N电极贯穿绝缘层、反射镜、欧姆接触层、P型氮化镓层及量子阱层，连接至键合衬底，与键合衬底共同作为了导电电极；P电极贯穿P型氮化镓层、量子阱层及N型氮化镓层，连接至欧姆接触层。相比现有技术，简化了芯片封装难度，进一步改善了电流的扩展均匀性，实现了在较高电流下的驱动。
【附图说明】
[0028]图1为现有技术中的垂直结构LED芯片的结构示意图；
[0029]图2为本发明中的垂直结构LED芯片的制造方法的流程图；
[0030]图3-图11为本发明实施例中垂直结构LED芯片的制造方法的过程中器件结构的示意图。
【具体实施方式】
[0031]下面将结合示意图对本发明的垂直结构LED芯片及其制造方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
[0032]为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
[0033]在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0034]本发明的核心思想在于，提供一种垂直结构LED芯片的制造方法，包括:
[0035]步骤S101，提供前端结构，所述前端结构包括第一衬底，形成于所述第一衬底上的N型氮化镓层、量子阱层及P型氮化镓层；
[0036]步骤S102，刻蚀所述P型氮化镓层及量子阱层形成第一凹槽，暴露出N型氮化镓层；
[0037]步骤S103，在所述P型氮化镓层上依次形成欧姆接触层、反射镜以及绝缘层，所述绝缘层覆盖所述第一凹槽，之后刻蚀绝缘层位于第一凹槽中央的部分，暴露出N型氮化镓层；
[0038]步骤S104，在所述第一凹槽中形成N电极，在所述绝缘层及N电极上形成键合层；
[0039]步骤S105，提供键合衬底，通过所述键合层与所述前端结构相键合，并去除第一衬底；
[0040]步骤S106，刻蚀所述N型氮化镓层、量子阱层及P型氮化镓层，形成第二凹槽，暴露出欧姆接触层；
[0041]步骤S107，对所述N型氮化镓层进行表面粗化处理；以及
[0042]步骤S108，在所述第二凹槽中形成P电极。
[0043]以下列举所述垂直结构LED芯片及其制造方法的较优实施例，以清楚说明本发明的内容，应当明确的是，本发明的内容并不限制于以下实施例，其他通过本领域普通技术人员的常规技术手段的改进亦在本发明的思想范围之内。
[0044]请参考图2，并结合图3-图11，其中图2为本发明中垂直结构LED芯片的制造方法的流程图；图3?图11为本发明实施例中垂直结构LED芯片的制造方法的过程中器件结构的示意图。
[0045]如图2所示，所述垂直结构LED芯片的制造方法包括:
[0046]首先，请参考图3执行步骤S101，提供前端结构，所述前端结构包括第一衬底10，形成于所述第一衬底上10的N型氮化镓层(N-GaN) 11、量子阱层(MQW) 12及P型氮化镓层(P-GaN) 13。所述第一衬底10可以是蓝宝石衬底，所述前端结构的制备属于公知常识，在此不进行详述。
[0047]接着，