[发明专利]一种具有电流阻挡结构的LED垂直芯片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于LED芯片领域，涉及一种具有电流阻挡结构的LED垂直芯片及其制备方法。

背景技术

自从1994年日本日亚公司在基于蓝宝石衬底的GaN基LED的研究上取得重大突破后，世界各大公司和研究机构都在投入巨资加入到高亮度GaN基LED的开发中，极大地推动了高亮度LED的产业化进程。最近，由于GaN基LED亮度的提高，使其在显示、交通信号灯、手机背光方面的应用前景更加广阔。

相比于传统的GaN基LED正装结构，垂直结构具有散热好，能够承载大电流，发光强度高，耗电量小、寿命长等优点，被广泛应用于通用照明、景观照明、特种照明、汽车照明等领域，成为一代大功率GaN基LED极具潜力的解决方案，正受到业界越来越多的关注和研究。垂直结构LED通过晶片键合或电镀法，结合激光剥离等工艺，将GaN基外延从蓝宝石衬底转移到导热导电性能良好的金属或半导体衬底材料上，形成上下分布的电极结构，使得电流垂直流过整个器件。如图1所示，显示为一般垂直结构的LED，自下而上依次包括基板、P电极、P-GaN层、多量子阱(MWQ)、N-GaN层及N电极。

然而，垂直结构的LED芯片结构中，N电极下方是电流注入最集中的区域，这部分光会被电极遮挡或吸收最终成为无效发光，从而降低了LED器件的发光强度和效率。为解决这一问题，在垂直结构LED器件中比较常用的方案是引入一电流阻挡层(Current Block，CB)以限制或者大幅减少N电极下方有源层的发光。如图2及图3所示，分别显示为两种具有电流阻挡层(CB)的LED，其中，图2所示的LED中，电流阻挡层位于N-GaN层上表面并被N电极覆盖，图3所示的LED中，电流阻挡层位于P-GaN层下表面并被P电极所覆盖。

在蓝光LED芯片中常用SiO₂或Si₃N₄作为电流阻挡层材料，然而这种绝缘材料制备工艺复杂，成本高，更存在与GaN的粘附性不佳的问题，会影响晶片键合的牢固度，从而造成衬底剥离良率降低并影响可靠性。

因此，提供一种新的具有电流阻挡结构的LED垂直芯片及其制备方法以解决上述问题实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有电流阻挡结构的LED垂直芯片及其制备方法，用于解决现有技术中电流阻挡层制备工艺复杂、与GaN的粘附性不佳，导致LED垂直芯片制备成本升高且可靠性降低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种具有电流阻挡结构的LED垂直芯片的制备方法，至少包括以下步骤：

提供一衬底，在所述衬底上依次生长非故意掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层及P型GaN层；

在所述P型GaN层表面形成ITO透明导电层；

将所述ITO透明导电层与后续将要形成的N电极的垂直投影相对应的区域蚀刻掉，在所述ITO透明导电层中得到一暴露出所述P型GaN层的开口；

进一步在所述ITO透明导电层表面形成P电极层，所述P电极层填充进所述开口并与所述开口暴露出的P型GaN层接触，所述P电极层与所述开口暴露出的P型GaN层的接触区域作为电流阻挡结构；

在所述P电极层表面键合一基板；

依次去除所述衬底及所述非故意掺杂GaN层，并形成自上而下贯穿所述N型GaN层、多量子阱层及P型GaN层的切割道，得到MESA台面；

在所述N型GaN层表面形成N电极。

可选地，在所述N型GaN层表面形成所述N电极之前，将所述N型GaN层表面粗化。

可选地，在所述ITO透明导电层表面依次形成反射电极层及键合金属层，所述反射电极层及键合金属层共同作为所述P电极层。

可选地，所述ITO透明导电层与所述P型GaN层及所述P电极层之间均为欧姆接触；所述P电极层与所述开口底部暴露的P型GaN层之间为肖特基接触。

可选地，利用湿法工艺蚀刻得到所述开口。

可选地，采用激光剥离法去除所述衬底，采用ICP法去除所述非故意掺杂GaN层。

本发明还提供一种具有电流阻挡结构的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电极层、ITO透明导电层、P型GaN层、多量子阱层、N型GaN层及N电极，其中：

所述ITO透明导电层中具有一开口，所述开口的位置与所述N电极在所述ITO透明导电层上的垂直投影位置相对应；