[发明专利]一种垂直结构发光二极管及其制备方法

说明书

技术领域

 本发明涉及光电技术领域，特别是垂直结构发光二极管及其制备方法。

背景技术

大功率半导体发光二极管具有取代白炽灯和荧光灯，进而成为下一代照明光源的巨大前途，但是，首先要解决的是其自身技术问题。半导体发光二极管由于其结构不同可以划分为正装结构和垂直结构两大类。以蓝宝石为主要生长衬底的正装结构的传统的氮化镓基半导体发光二极管的主要问题包括：电流拥塞、电流密度低、散热效率低等。为解决正装结构大功率氮化镓基半导体发光二极管的诸多问题，垂直结构LED芯片的制造方法逐渐受到重视，此种结构的LED芯片与传统正装结构的芯片相比，具有导热效率高、电流分布均匀、电流拥塞改善、电流密度增大、充分利用有源区等优点，是新一代的大功率LED芯片制造技术。半导体发光二极管LED芯片，在出厂前必须进行光电性能测试，以确定芯片的性能指标。但是，垂直结构LED芯片由于其上下电极的特性，无法像传统正装结构LED芯片那样批量测量。

现有技术中，对垂直结构LED芯片的测量要么单颗测量，要么在LED芯片分离前进行测量。前者耗时耗力，不适于产业化生产，后者由于LED芯片分离会导致其光电特性不规则变化，影响LED芯片最终的性能数据。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种垂直结构发光二极管及其制备方法。它在芯片的N面形成了一个新的第三电极作为测试电极，实现了对垂直芯片的大规模、高效率测试，测量数据准确。

  为了达到上述发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现：

一种垂直结构发光二极管，它包括衬底，在衬底上方依次叠加的反射金属层、P型半导体层、量子阱有源区和N型半导体层。P型半导体层、量子阱有源区和N型半导体层的侧壁以及N型半导体层的顶面覆盖有绝缘保护层，N型半导体层上置有两个N型电极。其结构特点是，所述衬底上的一端置有与N型电极同方向的第三电极。

一种垂直结构发光二极管的制备方法，其步骤为：

采用金属有机物化学气相沉积方法在蓝宝石基板上依次生长N型半导体层、量子阱有源区和P型半导体层；

在P型半导体层上蒸镀反射金属层，并在氮气的环境下退火，使反射金属层与P型半导体层之间形成欧姆接触；

采用电感耦合等离子ICP刻蚀形成隔离沟槽，刻蚀最终停止在蓝宝石基板表面；

在隔离沟槽内填充光刻胶；

在器件表面沉积一层扩散阻挡层，再电镀一层种子层，进行金属或合金的电镀形成衬底，并退火；

将器件翻转掉个，将蓝宝石基板剥离；

在N型半导体层表面用湿法腐蚀的方法进行表面粗化；

采用电感耦合等离子ICP刻蚀出器件分离或切割的跑道，刻蚀最终停止在反射金属层表面；

采用等离子增强化学气相沉积法沉积多层介质膜，形成绝缘保护层；

采用电感耦合等离子ICP刻蚀出电极槽，并用电子束蒸发法分别在N型半导体层上蒸镀两个N型电极和在衬底上蒸镀一个第三电极；

将器件从底面减薄至光刻胶的底平面位置；

用正切、背切或者手动分离的方法对器件从隔离沟槽中心进行切割，分离形成单个器件。

在上述制备方法中，所述反射金属层的厚度为1000-10000?，在氮气的环境下退火时间为10-30min。

在上述制备方法中，所述光刻胶的厚度为30-300微米。

在上述制备方法中，所述衬底的厚度为100-1000微米的金属或者合金镀层。

在上述制备方法中，所述形成衬底后的退火温度为80-800摄氏度，退火时间为10—100 min。

在上述制备方法中，所述对蓝宝石基板的剥离使用KrF紫外线准分子激光器进行，剥离完成后用化学试剂对剥离面进行清洗。

本发明由于采用了上述结构和方法，可以将其置于不导电的介质上，采用传统的用于测量正装电流结构LED芯片的设备即可完成大规模、高效率的测试分选，测量数据准确可靠。

   下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1至图12是本发明方法的步骤示意图；

图12也是本发明发光二极管的结构示意图。

具体实施方式