，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。
【主权项】
1.一种基于银基金属键合的薄膜结构LED芯片，其特征在于，对于垂直结构发光二极管LED芯片，所述LED芯片单元包括:转移衬底、键合金属层、过渡层、反射层、P电极、LED外延层、η电极、η面出光锥和钝化层；其中，在所述转移衬底上从下至上依次为键合金属层、过渡层、反射层、P电极和LED外延层；在LED外延层的一小部分上形成η电极；在LED外延层的表面除η电极以外的部分形成η面出光锥；所述反射层和η面出光锥构成出光结构；在芯片单元之间的激光划道与刻蚀走道的侧壁形成钝化层；所述键合金属层采用AgCuIn合金。2.—种基于银基金属键合的薄膜结构LED芯片，其特征在于，对于倒装结构LED芯片，所述LED芯片单元包括:LED外延层、η电极、ρ电极、反射层、键合金属层、钝化层和转移衬底；其中，LED外延层从小至上依次包括η型接触层、多量子阱区和ρ型接触层；利用刻蚀的方法露出一部分η型接触层，在露出的η型接触层上制备η电极；在ρ型接触层上制备ρ电极，P电极上制备反射层；钝化层包裹在LED外延层的侧壁和η电极的周围；在反射层上沉积键合金属层；所述键合金属层将LED外延层和转移衬底键合在一起。3.如权利要求1或2所述的LED芯片，其特征在于，所述键合金属层采用的AgCuIn合金中，Ag的组分在40?50%之间，Cu的组分在40?50%之间，In的组分在10?20%之间。4.一种基于银基金属键合的薄膜结构LED芯片单元的制备方法，其特征在于，对于垂直结构LED芯片，所述制备方法包括以下步骤: 1)提供适合激光剥离工艺的生长衬底，在生长衬底上生长非掺GaN层，在非掺GaN层上依次生长η型接触层、η型层、多量子阱、ρ型层和ρ型接触层，形成LED外延层； 2)在LED外延层上采用激光划片划分出分离的LED芯片单元，深入至生长衬底，形成激光划道，对激光划道进行清洗，去除侧壁损伤区以及激光划道内的残留物； 3)在LED外延层上生长一层掩膜层，在掩膜层上刻蚀LED芯片单元，刻蚀至η型层，形成刻蚀走道，去除掩膜层露出P型接触层，进一步去除刻蚀损伤，然后去除掩膜层； 4)在LED外延层上再生长钝化层材料，采用光刻的方法制备出图形并进行湿法腐蚀，去除P型接触层表面的钝化层材料，保留激光划道与刻蚀走道侧壁的钝化层材料，形成钝化层； 5)在ρ型接触层的表面上蒸镀ρ电极，然后在P电极的表面蒸镀反射层和过渡层； 6)采用电子束蒸发的方式，在过渡层和转移衬底的表面同时蒸镀键合金属，键合金属的材料采用AgCuIn合金，然后对键合金属进行热退火； 7)将蒸镀了键合金属的转移衬底扣到形成在生长衬底上的LED外延层上，在高温高压下，将转移衬底与LED外延层键合在一起，过渡层上的键合金属和转移衬底上的键合金属融合成一层键合金属层； 8)利用激光剥离方法去除生长衬底，并暴露出非掺GaN层，清洗剥离的LED外延层的表面； 9)进行湿法和干法腐蚀，去除非掺GaN层，暴露出η型接触层，并使得激光划道有所扩大，释放部分残余应力； 10)蒸镀η电极的金属，采用剥离方法去掉部分金属，露出大部分的η型接触层，形成η电极，退火得到稳定的欧姆接触； 11)进行电极和侧壁的钝化保护，粗化η型接触层的表面，形成周期或非周期的η面出光锥，从而形成包括反射层和η面出光锥的出光结构； 12)用机械或激光切割LED外延层，测试并分拣得到LED芯片单元。5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤6)中，键合金属为AgCuIn合金，蒸镀过程包括以下步骤:a)以恒定0.4?0.5nm/s的速度蒸镀一层厚度在400?500nm之间的AgCuIn合金；b)以恒定8?12nm/s的速度再蒸镀一层厚度在500?100nm之间的AgCuIn合金；c)经过I?5min间隔后，重复步骤b)。6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤6)中，完成AgCuIn合金的蒸镀后，采用200?300°C氮气氛下20?30min的退火。7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤7)中，键合过程包括:a)升压至800?1000kgf/wafer之间，温度升至80?120°C之间，保持时间在I?3min之间；b)升压至4000?5000kgf/wafer之间，温度升至200?300°C之间，保持时间在I?3min之间；c)保持压力不变，温度升至300?500°C之间，保持时间在10?30min之间；d)保持压力不变，温度降至200?300°C之间，保持时间在I?3min之间；e)保持压力不变，温度降至80?120°C之间，保持时间在I?3min之间；f)温度降至室温，压力完全卸载。8.—种基于银基金属键合的薄膜结构LED芯片单元的制备方法，其特征在于，对于倒装结构LED芯片，所述制备方法包括以下步骤: 1)提供适合激光剥离工艺的生长衬底，并在生长衬底上生长LED外延层，从生长衬底向上，依次包括η型接触层、多量子阱和ρ型接触层； 2)采用激光划片将LED外延层分离成独立管芯； 3)利用感应耦合等离子体ICP刻蚀方法，在每一个管芯表面刻蚀部分ρ型接触层至露出η型接触层，同时在每一个管芯的周围形成刻蚀走道； 4)在露出的η型接触层上制备η电极； 5)在ρ型接触层上制备ρ电极； 6)在ρ电极上进一步制备反射层； 7)沉积形成钝化层，钝化层包裹刻蚀走道，并隔绝η电极与ρ电极； 8)在反射层的表面和转移衬底的表面分别蒸镀键合金属，键合金属的材料采用AgCuIn合金，然后对键合金属进行热退火； 9)将蒸镀了键合金属的转移衬底扣到形成在生长衬底上的LED外延层上，在高温高压下，将转移衬底与LED外延层键合在一起，过渡层上的键合金属和转移衬底上的键合金属融合成一层键合金属层； 10)利用激光剥离方法去除生长衬底，清洗剥离的LED外延层的表面； 11)对激光剥离后的LED外延层表面进行粗化处理，形成η面出光锥； 12)用机械或激光切割LED外延层，测试并分拣得到LED芯片单元。9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在步骤8)中，键合金属为AgCuIn合金，蒸镀过程包括以下步骤:a)以恒定0.4?0.5nm/s的速度蒸镀一层厚度在400?500nm之间的AgCuIn合金；b)以恒定8?12nm/s的速度再蒸镀一层厚度在500?100nm之间的AgCuIn合金；c)经过I?5min间隔后，重复步骤b)。10.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在步骤9)中，键合过程包括:a)升压至800?1000kgf/wafer之间，温度升至80?120°C之间，保持时间在I?3min之间；b)升压至4000?5000kgf/wafer之间，温度升至200?300°C之间，保持时间在I?3min之间；c)保持压力不变，温度升至300?500°C之间，保持时间在10?30min之间；d)保持压力不变，温度降至200?300°C之间，保持时间在I?3min之间；e)保持压力不变，温度降至80?120°C之间，保持时间在I?3min之间；f)温度降至室温，压力完全卸载。
【专利摘要】本发明公开了一种基于银基金属键合的薄膜结构LED芯片及其制备方法。本发明采用了AgCuIn合金作为键合金属层，键合温度与保持时间降低；AgCuIn键合可以在较低的键合温度与键合压力下完成，键合时间缩短，有利于减少键合过程对LED外延层的光电性能的损伤；采用AgCuIn合金的键合金属层，消除了键合过程中的空洞现象，有利于对LED外延层的应力释放；AgCuIn键合机械性能高，具有良好的导电与导热性能，有利于提高LED芯片的寿命；并且，采用AgCuIn作为键合金属，极大的降低了垂直结构LED芯片的制造成本，有利于垂直结构LED芯片的市场化发展。
【IPC分类】H01L33/48
【公开号】CN105047788
【申请号】CN201510438112
【发明人】陈志忠, 马健, 陈景春, 姜爽, 焦倩倩, 李俊泽, 蒋盛翔, 李诚诚, 康香宁, 秦志新, 张国义
【申请人】北京大学, 北京燕园中镓半导体工程研发中心有限公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月23日