[发明专利]垂直结构白光LED芯片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体涉及一种垂直结构白光LED芯片及其制备方法。

背景技术

由于LED具有节能、环保和长寿命三大优势，其使用范围愈加广泛，其中白光LED是照明系统最重要的光源。现有的白光LED芯片产生方法有三种：

1、在蓝光LED芯片上涂覆YAG荧光粉，芯片发出蓝光后激发荧光粉后可产生典型的500-560nm的黄绿光，黄绿光再与蓝光混合成白光。其缺点是荧光粉的均匀性较难控制，布胶量不好控制，器件出光均匀性差、色调一致性不好。

2、根据RGB三基色原理，将绿光LED芯片、红光LED芯片、蓝光LED芯片组合，同时通电然后发出绿光、红光、蓝光，按比例混合成白光。其缺点是三种LED芯片的光衰不一样，各芯片驱动方式也不一样，需要配以复杂的驱动电路，不利于器件小型化。

3、在紫外光LED芯片涂覆RGB荧光粉，利用紫外光激发荧光粉产生三基色光来混合成白光。其缺点是出光效率较低，而且用于封装的环氧树脂易分解老化，从而使透光率下降。

上述方法中多运用到了蓝光或者白光LED芯片，现有技术中通常采用蓝宝石作为衬底，其芯片结构一般制作成水平结构，即两个电极均在同一面上，这样不仅增加了工艺复杂程度，减少了发光面积，还因为蓝宝石导热性差的因素，影响其发光寿命。目前也有在蓝宝石衬底上制备垂直结构芯片的工艺，采用的方法为：通过紫外激光照射衬底，继而熔化缓冲层来实现衬底的剥离，继而制作成垂直结构芯片。该方法容易在激光剥离衬底的过程中对外延层产生永久性破坏性影响，且激光设备十分昂贵，生产成本较高。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。

为此，本发明的目的在于提出一种具有工艺简单发光质量好的垂直结构白光LED芯片及其制备方法。

根据本发明实施例的垂直结构白光LED芯片的制备方法，包括：S1.提供衬底；S2.在所述衬底之上形成缓冲层；S3.在所述缓冲层之上形成半导体发光结构；S4.在所述半导体发光结构之上形成电流扩散层；S5.在所述电流扩散层之上形成荧光粉涂覆层；S6.在所述电流扩散层之上、所述荧光粉涂覆层之中形成第一电极；S7.提供引入衬底，所述引入衬底作为支撑，倒置先前形成的外延结构，所述引入衬底在第一预设温度和外加电场下与所述荧光粉涂覆层和所述第一电极相固定；S8.刻蚀所述衬底，蒸镀电极材料，在所述衬底之中形成第二电极；以及S9.加热至第二预设温度，再快速冷却，将所述引入衬底与所述荧光粉涂覆层和所述第一电极分离，去除所述引入衬底。

在本发明的一个实施例中，所述步骤S3进一步包括：S31.在所述缓冲层之上形成本征层；S32.在所述本征层之上形成n型层；S33.在所述n型层之上形成量子阱；S34.在所述量子阱之上形成电子阻挡层；以及S35.在所述电子阻挡层之上形成p型层。

在本发明的一个实施例中，所述第一预设温度为300-700℃，所述第二预设温度为700-900℃。

在本发明的一个实施例中，所述引入衬底与所述第一电极的热膨胀系数不同。

在本发明的一个实施例中，所述衬底为蓝宝石、LiAlO₂或LiGaO₂。

在本发明的一个实施例中，所述引入衬底为掺杂硅、掺杂锗硅或MgAl₂O₄。

在本发明的一个实施例中，所述步骤S7之后、所述步骤S8之前还包括：对所述衬底进行通过机械减薄处理或者化学减薄处理中的一种或多种处理。

在本发明的一个实施例中，通过浸润液分滴并旋涂的方式制备所述荧光粉涂覆层。

根据本发明实施例的垂直结构白光LED芯片，通过本发明提出的方法制成。

本发明的垂直结构白光LED芯片及其制备方法至少具有以下优点：

（1）利用引入衬底与外延结构之间进行特殊键合和无损剥离，与现有的昂贵的激光剥离技术相比，成本较低，且不会对外延层造成破坏、不会对LED芯片的发光性能造成损失。

（2）由于引入衬底在此制作过程没有发生尺寸上的变化，即该衬底可以多次使用，从而有利于生产成本的控制。

（3）通过在电流扩散层上涂覆一定厚度的荧光粉，芯片发出蓝光激发荧光粉发出黄绿光，再结合蓝光发出白光，荧光粉层可充当钝化层，也减少封装工艺中点胶工序，减少了芯片和封装的制作成本。

（4）通过荧光粉涂覆技术是荧光粉层厚度均匀，能有效的解决以往工艺带来的光色的不均匀性，该工艺在颜色的均匀性上有了很大的改善。