一種薄膜led芯片的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體領(lǐng)域，尤其涉及一種薄膜LED芯片的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)薄膜LED芯片結(jié)構(gòu)如圖1所示。這種芯片一般采用晶圓鍵合和襯底轉(zhuǎn)移技術(shù)，讓P面朝下鍵合到另一個(gè)襯底上，剝離生長(zhǎng)襯底使N面朝上。P型歐姆接觸通常采用高反射率的金屬，P型半導(dǎo)體整面均和P金屬接觸。而N型金屬則設(shè)計(jì)為一些電極線，電流通過(guò)N型半導(dǎo)體表面的電極線往N型半導(dǎo)體傳輸。電極線的設(shè)計(jì)存在兩個(gè)重要缺陷:首先，從PN結(jié)發(fā)出的光射到電極線上容易被吸收，影響出光效率；其次，這些相連的電極線會(huì)造成電流在N型半導(dǎo)體中的分布不對(duì)稱，越靠近電極線附近的區(qū)域其電流密度越大，而遠(yuǎn)離電極線的區(qū)域其電流密度卻還未飽和。這樣電極線附近的區(qū)域就會(huì)造成電流擁堵，從而降低半導(dǎo)體的發(fā)光效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種電流擴(kuò)散好，發(fā)光效率高、散熱佳、工藝簡(jiǎn)單的薄膜LED芯片制備方法。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種薄膜LED芯片的制備方法，包括:在第一襯底上依次形成緩沖層、N型GaN層、多量子阱層、P型GaN層和反射金屬層；在所述反射金屬層的部分區(qū)域上形成第一凹槽、第二凹槽和第一溝槽，所述第一凹槽、第二凹槽和第一溝槽的深度至P型GaN層；在所述反射金屬層上沉積一層保護(hù)層，所述保護(hù)層覆蓋了所述第一凹槽、第二凹槽、第一溝槽及P型GaN層；在所述保護(hù)層上形成第三凹槽，所述第三凹槽的位置和所述第二凹槽相對(duì)應(yīng)，深度至N型GaN層；在所述保護(hù)層上形成第二溝槽，所述第二溝槽的位置和所述第一溝槽相對(duì)應(yīng)，深度至P型GaN層或N型GaN層；在所述保護(hù)層上沉積一層絕緣層，所述絕緣層覆蓋了所述第三凹槽的側(cè)壁及所述第二溝槽；在所述絕緣層沉積一層連接金屬層，所述連接金屬層覆蓋了整個(gè)絕緣層及第三凹槽；采用晶圓鍵合的方式與第二襯底結(jié)合；剝離第一襯底和緩沖層使N型GaN層暴露；在所述N型GaN層形成第三溝槽，所述第三溝槽的位置與第二溝槽相對(duì)應(yīng)，深度至第二溝槽；同時(shí)在所述N型GaN層形成第四凹槽，所述第四凹槽的位置與第一凹槽相對(duì)應(yīng)，深度至保護(hù)層；在所述第四凹槽內(nèi)的保護(hù)層上形成P電極。
[0005]優(yōu)選地，所述薄膜LED芯片的制備方法還包括對(duì)N型GaN層進(jìn)行表面粗化處理。
[0006]優(yōu)選地，所述薄膜LED芯片的制備方法還包括對(duì)芯片的表面和側(cè)壁做鈍化處理。
[0007]優(yōu)選地，所述薄膜LED芯片的制備方法還包括在N型GaN層表面放置熒光薄膜制成白光LED芯片。
[0008]優(yōu)選地，所述保護(hù)層的材料為下列中的一種或多種:T1、W、Tiff, TiWN、Cr、Pt、Au、
N1
[0009]優(yōu)選地，所述絕緣層的材料為下列中的一種或多種:Si02、S1N、SiN、A1203。
[0010]優(yōu)選地，所述連接金屬層的材料包括下列中的一種或多種:Sn、T1、W、Tiff.TiWN、Cr、Pt、Au、N1、Alo
[0011]優(yōu)選地，所述第一凹槽的形狀為方形，長(zhǎng)條形，圓形，多邊形。
[0012]優(yōu)選地，所述第二襯底的材料為半導(dǎo)體、金屬或半導(dǎo)體和金屬的復(fù)合材料。
[0013]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明采用N型金屬內(nèi)置的設(shè)計(jì)，避免了 PN結(jié)發(fā)出的光被電極線吸收。同時(shí)通過(guò)N型金屬內(nèi)置的設(shè)計(jì)，可以讓N型歐姆接觸金屬更加對(duì)稱地分布在N型半導(dǎo)體中，增大了半導(dǎo)體的發(fā)光面積，在保證電流具有更好的擴(kuò)散性的同時(shí)，防止了電流擁堵的現(xiàn)象，并提高了芯片的發(fā)光效率。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為現(xiàn)有技術(shù)薄膜LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2至圖11為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例薄膜LED芯片的制備過(guò)程結(jié)構(gòu)示意圖；
圖12至13為本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例薄膜LED芯片的制備過(guò)程結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中標(biāo)識(shí)說(shuō)明:
1為第一襯底，2為緩沖層，3為N型GaN層，4為多量子阱層，5為P型GaN層，6為反射金屬層，7為第一溝槽，8為第一凹槽，9為第二凹槽，10為保護(hù)層，11為第三凹槽，12為第二溝槽，13為絕緣層，14為連接金屬層，15第二襯底，16為第三溝槽，17為第四凹槽，18為P電極。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例一
本發(fā)明提供一種薄膜LED芯片的制備方法，如圖2至圖12所示圖中以制備出2顆薄膜LED芯片為例。
[0017]如圖2所示，采用M0CVD外延生長(zhǎng)技術(shù)，在第一硅襯底1上依次生長(zhǎng)緩沖層2、N型GaN層3、多量子阱層4、P型GaN層5，然后采用PVD技術(shù)沉淀反射金屬層6。如圖3A所示，在所述反射金屬層6的部分區(qū)域上使用濕法刻蝕，形成第一溝槽7，第一凹槽8和第二凹槽9，其中第一溝槽7、第一凹槽8和第二凹槽9的深度至P型GaN層，其俯視圖如圖3B所示。如圖4所示，在反射金屬層6上沉積一層TiW保護(hù)層10，TiW保護(hù)層10覆蓋了第一溝槽7、第一凹槽8、第二凹槽9及P型GaN層5。如圖5所示，在TiW保護(hù)層10上刻蝕形成第三凹槽11，第三凹槽11的位置和第二凹槽9相對(duì)應(yīng)，深度至N型GaN層3，第三凹槽11的寬度比第二凹槽9窄。如圖6A所示，在TiW保護(hù)層10上刻蝕形成第二溝槽12，第二溝槽12的位置和第一溝槽7相對(duì)應(yīng)，深度至P型GaN層，第二溝槽12的寬度比第一溝槽7窄，其俯視圖如圖6B所示。如圖7所示，在TiW保護(hù)層10上沉積一層絕緣層13，其中絕緣層13的材料為二氧化硅，絕緣層13覆蓋了第三凹槽11的側(cè)壁及第二溝槽12。如圖8所示，在絕緣層13沉積一層連接金屬層14，連接金屬層14覆蓋了整個(gè)絕緣層13及第三凹槽11。如圖9所示，采用晶圓鍵合的方式與第二硅襯底15結(jié)合，并采用濕法刻蝕剝離第一硅襯底1和緩沖層2使N型GaN層3暴露。如圖10A所示，在N型GaN層3上刻蝕形成第三溝槽16，第三溝槽16的位置與第二溝槽12相對(duì)應(yīng)，深度至第二溝槽12，寬度比第二溝槽12窄，同時(shí)在N型GaN層3上形成第四凹槽17，第四凹槽17的位置與第一凹槽相對(duì)應(yīng)，深度至保護(hù)層10，其俯視圖如圖10B所示。如圖11A所示，在第四凹槽17內(nèi)的保護(hù)層10上形成P電極18，其俯視圖如圖11B所示。最后，沿著切割道將芯片分離，獲得單顆薄膜LED芯片。
[0018]實(shí)施例二
實(shí)施例二與實(shí)施例一中提供的薄膜LED芯片的制備過(guò)程的不同之處在于，在TiW保護(hù)層上刻蝕形成第二溝槽，第二溝槽的位置和第一溝槽相對(duì)應(yīng)，深度至N型GaN層，如圖12所示，圖中19為第二溝槽。
[0019]該實(shí)施例最終形成的薄膜LED芯片如圖13所示。
[0020]以上所述，僅為本發(fā)明中的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變換或替換都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種薄膜LED芯片的制備方法，包括: 在第一襯底上依次形成緩沖層、N型GaN層、多量子阱層、P型GaN層和反射金屬層； 在所述反射金屬層的部分區(qū)域上形成第一凹槽、第二凹槽和第一溝槽，所述第一凹槽、第二凹槽和第一溝槽的深度至P型GaN層； 在所述反射金屬層上沉積一層保護(hù)層，所述保護(hù)層覆蓋了所述第一凹槽、第二凹槽、第一溝槽及P型GaN層； 在所述保護(hù)層上形成第三凹槽，所述第三凹槽的位置和所述第二凹槽相對(duì)應(yīng)，深度至N型GaN層； 在所述保護(hù)層上形成第二溝槽，所述第二溝槽的位置和所述第一溝槽相對(duì)應(yīng)，深度至P型GaN層或N型GaN層； 在所述保護(hù)層上沉積一層絕緣層，所述絕緣層覆蓋了所述第三凹槽的側(cè)壁及所述第二溝槽； 在所述絕緣層沉積一層連接金屬層，所述連接金屬層覆蓋了整個(gè)絕緣層及第三凹槽； 采用晶圓鍵合的方式與第二襯底結(jié)合； 剝離第一襯底和緩沖層使N型GaN層暴露； 在所述N型GaN層形成第三溝槽，所述第三溝槽的位置與第二溝槽相對(duì)應(yīng)，深度至第二溝槽； 同時(shí)在所述N型GaN層形成第四凹槽，所述第四凹槽的位置與第一凹槽相對(duì)應(yīng)，深度至保護(hù)層； 在所述第四凹槽內(nèi)的保護(hù)層上形成P電極。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄膜LED芯片的制備方法，其特征在于所述薄膜LED芯片的制備方法還包括對(duì)N型GaN層進(jìn)行表面粗化處理。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄膜LED芯片的制備方法，其特征在于所述薄膜LED芯片的制備方法還包括對(duì)芯片的的表面和側(cè)壁做鈍化處理。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄膜LED芯片的制備方法，其特征在于所述薄膜LED芯片的制備方法還包括在N型GaN層表面放置熒光薄膜制成白光LED芯片。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄膜LED芯片的制備方法，其特征在于所述保護(hù)層的材料為下列中的一種或多種:T1、W、Tiff, TiWN、Cr、Pt、Au、Ni。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄膜LED芯片的制備方法，其特征在于所述絕緣層的材料為下列中的一種或多種:Si02、S1N、SiN、A1203。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄膜LED芯片的制備方法，其特征在于所述連接金屬層的材料包括下列中的一種或多種:Sn、T1、W、TiW、TiWN、Cr、Pt、Au、N1、Al。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄膜LED芯片的制備方法，其特征在于所述第一凹槽的形狀為方形，長(zhǎng)條形，圓形，多邊形。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄膜LED芯片的制備方法，其特征在于所述第二襯底的材料為半導(dǎo)體、金屬或半導(dǎo)體和金屬的復(fù)合材料中的一種。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種薄膜LED芯片的制備方法。本方法主要本發(fā)明采用N型金屬內(nèi)置的設(shè)計(jì)，避免了PN結(jié)發(fā)出的光被電極線吸收。同時(shí)通過(guò)N型金屬內(nèi)置的設(shè)計(jì)，可以讓N型歐姆接觸金屬更加對(duì)稱地分布在N型半導(dǎo)體中，增大了半導(dǎo)體的發(fā)光面積，在保證電流具有更好的擴(kuò)散性的同時(shí)，防止了電流擁堵的現(xiàn)象，并提高了芯片的發(fā)光效率。
【IPC分類】H01L33/00, H01L33/38
【公開(kāi)號(hào)】CN105428489
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410447724
【發(fā)明人】封 波, 鄧彪
【申請(qǐng)人】晶能光電（江西）有限公司
【公開(kāi)日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2014年9月4日