[发明专利]一种垂直结构的高压LED芯片的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体照明技术领域，具体而言，是一种垂直结构的高压LED芯片的制备方法。

背景技术

发光二极管(LED)具有寿命长、节能、环保、色彩丰富的优点，因此，随着外延、芯片、封装等技术的发展，发光效率的进一步提高，LED已经被逐步用于照明、显示、医疗等各个领域。传统的氮化镓基发光二极管在直流电压下工作，电压范围为2.9-3.5V，工作电流

通常为20mA。为了让发光二极管达到普通照明所需的亮度，一般要将LED芯片的工作电流提高到100mA以上，目前常用的有100mA，350mA和700mA。当把LED用于普通照明时，需要220V-380V左右的交流市电驱动，如果采用大电流的高功率LED芯片，驱动装置中需要一个较大的变压器，同时需要通过滤波整流电路将交流电转变成直流电，从而导致整个LED灯具体积较大，寿命也由于电解电容的引入而大大降低。此外，大电流驱动导致的线损也比较高，从而导致浪费的能耗增加，灯具散热的负担也增加。而随后出现的HVLED（高压LED）则在芯片级就实现了微晶粒的串并联，芯片级串并联有以下优势：一是HVLED避免了COB结构中波长、电压、亮度跨度带来的一致性问题；二是HVLED由于自身工作电压高，容易实现封装成品工作电压接近市电，提高了驱动电源的转换效率，由于工作电流低，其在成品应用中的线路损耗也将明显低于传统DCLED芯片；三是减少了芯片的固晶和键合数量，有利于降低封装的成本。因此HVLED在照明市场上具有广阔的使用前景。

但是，现有的高HVLED中的每一个LED单元是横向结构的，横向结构LED单元的缺点是不能采用大电流驱动、发光效率低、电流拥塞、热阻大等，因此需要一种HVLED，可以采用大电流驱动，并且进一步提高发光效率和改善散热。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高压LED芯片的制备方法，由该方法制备的高压LED芯片可以采用大电流驱动，并且散热性能优良。

为了解决本发明的技术问题，本发明提供一种垂直结构的高压LED芯片的制备方法，该方法包括在生长衬底上依次生长缓冲层、N型GaN层、多量子阱层、P型GaN层，形成外延层，在P型GaN层上蒸镀反射金属层、金属阻挡层和邦定金属层，将所述蒸镀有反射金属层的外延层邦定在高阻硅基板上，去除生长衬底和缓冲层，暴露出N型GaN层，刻蚀GaN层至暴露高阻硅基板形成沟槽以产生多个分立的管芯，该方法还包括刻蚀所述每个分立管芯上暴露的GaN层的部分区域至暴露出金属阻挡层，形成P电极焊盘区，在未被刻蚀的GaN层上形成N电极焊盘区，在相邻管芯的P电极焊盘区和N电极焊盘区之间沉积一层绝缘层，其中所述绝缘层覆盖了N电极焊盘区和P电极焊盘区的侧壁并延伸至高阻硅基板，在所述P电极焊盘区蒸镀P电极金属形成P电极，在N电极焊盘区蒸镀N电极金属形成N电极，在相邻管芯的N电极和P电极之间沉积一层连接层，所述连接层连接相邻管芯的N电极和P电极，形成高压芯片。

优选地，所述刻蚀是采用ICP或RIE干法刻蚀。

优选地，所述沟槽的深度为2.5um-7um。

优选地，所述生长衬底为下列中的一种：蓝宝石、硅、碳化硅。

优选地，所述绝缘层的材料为下列中的一种或多种：SiO₂、SiN、Al₂O₃。

优选地，所述连接层的材料为下列中的一种或多种：铟锡氧化物(ITO)、氧化锌(ZnO)、石墨烯、金属。

优选地，所述连接层的厚度为3000?~50000?。

优选地，所述P电极金属和N电极金属的材料分别为下列中的一种：Al/Pt/Au、Ag/Pt/Au、Ni/Ag/Pt/Au、TiW/Pt/Au、Ti/Ag/Pt/Au、Ni/Al/Pt/Au、Al/Ti/Au、Ti/Al/Pt/Au。

本发明的有益效果：

本发明提供一种垂直结构的高压LED芯片的制备方法，通过将外延层邦定在高阻硅基板上，使得芯片的P电极与芯片的底部绝缘，形成垂直结构芯片，并且通过连接层把相邻管芯进行电连接，形成高压芯片，该芯片可以直接采用较高电压驱动，因此，在灯具的控制电路中，节省了变压器，降低成本，没有电流拥塞、可通过大电流、散热优良。

附图说明

图1为本发明一个实施例的垂直结构的高压LED芯片的俯视图；

图2至图9为本发明一个实施例的制造过程示意图；

图中标识说明：