[发明专利]一种自支撑垂直结构LED芯片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种自支撑垂直结构LED芯片及其制备方法，利用LiGaOsubgt;2/subgt;材料的物理特性，在进行快速退火期间，LiGaOsubgt;2/subgt;衬底会因热冲击从而自动破碎，直接促使LiGaOsubgt;2/subgt;衬底与金属薄膜分离，从而实现衬底的自动剥离，简化了LED芯片的制备工序，降低了制作成本；另外，直接使用金属薄膜作为垂直结构的支撑衬底，不仅能够起到电极的作用，而且金属散热性能非常好，电流分布均匀，避免了电流拥挤问题，提高了发光效率，有利于实现大功率LED，同时也解决了电极的遮光问题，提升了LED芯片的发光面积；另外，金属薄膜对光具有反射作用，有利于提高光提取效率，实现高光效LED。

技术领域

本发明涉及垂直结构的LED芯片领域，特别是一种自支撑垂直结构LED芯片及其制备方法。

背景技术

目前，LED使用广泛，LED是未来照明和显示领域发展的必然趋势。高光效、大功率LED是未来发展的主流趋势之一。然而传统的蓝宝石衬底散热性能较差，难以使用蓝宝石衬底制作大功率LED，大电流下工作会导致结温迅速升高从而大幅度降低发光效率。比较好的方法是转移基板，即采用焊接的办法将P-GaN使用金锡AuSn合金焊接在Cu或者Si基板上，然后激光剥离衬底，该方法使用的设备和焊料价格昂贵，同时容易出现虚焊、漏焊等问题，且工艺复杂。若对垂直结构的LED芯片的衬底自动剥离，不仅能够减少工序，而且在垂直结构下能够实现大功率的LED芯片和提高LED芯片的光效。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种自支撑垂直结构LED芯片及其制备方法，将LiGaO₂用作衬底材料，能够利用LiGaO₂的物理特性使衬底自动破碎，达到简化工序的目的。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

一种自支撑垂直结构LED芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在LiGaO₂衬底上采用PECVD技术或者磁控溅射技术设置金属薄膜；

S2：采用MOCVD技术在金属薄膜上依次设置N-GaN层、InGaN/GaN量子阱和P-GaN层，或者依次设置P-GaN层、InGaN/GaN量子阱和N-GaN层；

S3：进行退火处理，LiGaO₂衬底因热冲击从而自动破碎，促使LiGaO₂衬底与金属薄膜分离；

S4：当N-GaN层、InGaN/GaN量子阱和P-GaN层依次设置在金属薄膜上时，在P-GaN层上镀制p电极；当P-GaN层、InGaN/GaN量子阱和N-GaN层依次设置在金属薄膜上时，在N-GaN层上镀制n电极；

S5：腐蚀电极图案以及去胶处理；

S6：进行激光切割，从而获得自支撑垂直结构的LED芯片。

进一步地，所述步骤S1中的金属薄膜的厚度为30-200微米。

进一步地，所述步骤S1中的金属薄膜为Al单晶薄膜或者Cu单晶薄膜。

进一步地，所述步骤S3中的退火处理时的温度下降速率为50-100℃/min。

一种应用上述的制备方法制备而成的自支撑垂直结构LED芯片，其特征在于：包括LiGaO₂衬底、金属薄膜、N-GaN层、InGaN/GaN量子阱、P-GaN层和p电极，所述金属薄膜、N-GaN层、InGaN/GaN量子阱、P-GaN层和p电极依次设置在LiGaO₂衬底上。