一種具有電流阻擋結構的led垂直芯片及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于LED芯片領域，涉及一種具有電流阻擋結構的LED垂直芯片及其制備方法。
【背景技術】
[0002]自從1994年日本日亞公司在基于藍寶石襯底的GaN基LED的研宄上取得重大突破后，世界各大公司和研宄機構都在投入巨資加入到高亮度GaN基LED的開發(fā)中，極大地推動了高亮度LED的產業(yè)化進程。最近，由于GaN基LED亮度的提高，使其在顯示、交通信號燈、手機背光方面的應用前景更加廣闊。
[0003]相比于傳統(tǒng)的GaN基LED正裝結構，垂直結構具有散熱好，能夠承載大電流，發(fā)光強度高，耗電量小、壽命長等優(yōu)點，被廣泛應用于通用照明、景觀照明、特種照明、汽車照明等領域，成為一代大功率GaN基LED極具潛力的解決方案，正受到業(yè)界越來越多的關注和研宄。垂直結構LED通過晶片鍵合或電鍍法，結合激光剝離等工藝，將GaN基外延從藍寶石襯底轉移到導熱導電性能良好的金屬或半導體襯底材料上，形成上下分布的電極結構，使得電流垂直流過整個器件。如圖1所示，顯示為一般垂直結構的LED，自下而上依次包括基板、P電極、P-GaN層、多量子阱(MWQ)、N-GaN層及N電極。
[0004]然而，垂直結構的LED芯片結構中，N電極下方是電流注入最集中的區(qū)域，這部分光會被電極遮擋或吸收最終成為無效發(fā)光，從而降低了 LED器件的發(fā)光強度和效率。為解決這一問題，在垂直結構LED器件中比較常用的方案是引入一電流阻擋層(CurrentBlock, CB)以限制或者大幅減少N電極下方有源層的發(fā)光。如圖2及圖3所示，分別顯示為兩種具有電流阻擋層(CB)的LED，其中，圖2所示的LED中，電流阻擋層位于N-GaN層上表面并被N電極覆蓋，圖3所示的LED中，電流阻擋層位于P-GaN層下表面并被P電極所覆至
ΠΠ O
[0005]在藍光LED芯片中常用3102或Si 3N4作為電流阻擋層材料，然而這種絕緣材料制備工藝復雜，成本高，更存在與GaN的粘附性不佳的問題，會影響晶片鍵合的牢固度，從而造成襯底剝離良率降低并影響可靠性。
[0006]因此，提供一種新的具有電流阻擋結構的LED垂直芯片及其制備方法以解決上述問題實屬必要。

【發(fā)明內容】

[0007]鑒于以上所述現有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種具有電流阻擋結構的LED垂直芯片及其制備方法，用于解決現有技術中電流阻擋層制備工藝復雜、與GaN的粘附性不佳，導致LED垂直芯片制備成本升高且可靠性降低的問題。
[0008]為實現上述目的及其他相關目的，本發(fā)明提供一種具有電流阻擋結構的LED垂直芯片的制備方法，至少包括以下步驟:
[0009]提供一襯底，在所述襯底上依次生長非故意摻雜GaN層、N型GaN層、多量子阱層及P型GaN層；
[0010]在所述P型GaN層表面形成ITO透明導電層；
[0011]將所述ITO透明導電層與后續(xù)將要形成的N電極的垂直投影相對應的區(qū)域蝕刻掉，在所述ITO透明導電層中得到一暴露出所述P型GaN層的開口；
[0012]進一步在所述ITO透明導電層表面形成P電極層，所述P電極層填充進所述開口并與所述開口暴露出的P型GaN層接觸，所述P電極層與所述開口暴露出的P型GaN層的接觸區(qū)域作為電流阻擋結構；
[0013]在所述P電極層表面鍵合一基板；
[0014]依次去除所述襯底及所述非故意摻雜GaN層，并形成自上而下貫穿所述N型GaN層、多量子阱層及P型GaN層的切割道，得到MESA臺面；
[0015]在所述N型GaN層表面形成N電極。
[0016]可選地，在所述N型GaN層表面形成所述N電極之前，將所述N型GaN層表面粗化。
[0017]可選地，在所述ITO透明導電層表面依次形成反射電極層及鍵合金屬層，所述反射電極層及鍵合金屬層共同作為所述P電極層。
[0018]可選地，所述ITO透明導電層與所述P型GaN層及所述P電極層之間均為歐姆接觸；所述P電極層與所述開口底部暴露的P型GaN層之間為肖特基接觸。
[0019]可選地，利用濕法工藝蝕刻得到所述開口。
[0020]可選地，采用激光剝離法去除所述襯底，采用ICP法去除所述非故意摻雜GaN層。
[0021]本發(fā)明還提供一種具有電流阻擋結構的LED垂直芯片，包括基板及自下而上依次形成于所述基板上的P電極層、ITO透明導電層、P型GaN層、多量子阱層、N型GaN層及N電極，其中:
[0022]所述ITO透明導電層中具有一開口，所述開口的位置與所述N電極在所述ITO透明導電層上的垂直投影位置相對應；
[0023]所述開口暴露出所述P型GaN層，所述P電極層填充進所述開口并與所述開口暴露的P型GaN層接觸；所述P電極層與所述開口暴露的P型GaN層的接觸區(qū)域作為電流阻擋結構。
[0024]可選地，所述ITO透明導電層與所述P型GaN層及所述P電極層之間均為歐姆接觸；所述P電極層與所述開口底部暴露的P型GaN層之間為肖特基接觸。
[0025]可選地，所述基板為Si片、W/Cu襯底或Mo/Cu襯底。
[0026]可選地，所述P電極層包括反射電極層及鍵合金屬層，其中，所述反射電極層與所述ITO透明導電層連接，所述鍵合金屬層與所述基板連接。
[0027]可選地，所述N型GaN層表面經過粗化處理。
[0028]如上所述，本發(fā)明的具有電流阻擋結構的LED垂直芯片及其制備方法，具有以下有益效果:本發(fā)明通過將ITO透明導電層與N電極的垂直投影相對應的區(qū)域刻蝕掉，利用P型GaN層與P電極層之間的高接觸電阻區(qū)域(肖特基接觸)形成電流阻擋結構，從而將注入電流有效擴展，緩解N電極下方電流的擁擠，提高電流的均勻分布，從而提高垂直結構LED的發(fā)光性能。相比傳統(tǒng)的電流阻擋工藝，本發(fā)明的方法工藝簡單，成本低，產能高，且得到的LED不容易發(fā)生剝離，從而提高了垂直芯片的可靠性。
【附圖說明】
[0029]圖1顯示為現有技術中一般垂直結構的LED的示意圖。
[0030]圖2顯示為現有技術中一種具有電流阻擋層(CB)的LED的示意圖。
[0031]圖3顯示為現有技術中另一種具有電流阻擋層(CB)的LED的示意圖。
[0032]圖4顯示為本發(fā)明的具有電流阻擋結構的LED垂直芯片的制備方法的工藝流程圖。
[0033]圖5顯示為在襯底上依次生長非故意摻雜GaN層、N型GaN層、多量子阱層及P型GaN層的示意圖。
[0034]圖6顯示為在所述P型GaN層表面形成ITO透明導電層的示意圖。
[0035]圖7顯示為將ITO透明導電層與后續(xù)將要形成的N電極的垂直投影相對應的區(qū)域刻蝕掉，得到一暴露出P型GaN層的開口的示意圖。
[0036]圖8顯示為進一步在所述ITO透明導電層表面形成P電極層的示意圖。
[0037]圖9顯不為在所述P電極層表面鍵合一基板的不意圖。
[0038]圖10顯不為去除所述襯底的不意圖。
[0039]圖11顯示為去除所述非故意摻雜GaN層并形成切割道的示意圖。
[0040]圖12顯不為將所述N型GaN層表面粗化的不意圖。
[0041]圖13顯示為在所述N型GaN層表面形成N電極的示意圖。
[0042]圖14顯示為預期的電流阻擋及電流擴展效果示意圖。
[0043]元件標號說明
[0044]SI ?S7 步驟
[0045]I襯底
[0046]2非故意摻雜GaN層
[0047]3N 型 GaN 層
[0048]4多量子阱層
[0049]5P 型 GaN 層<