[发明专利]一种GaN基垂直结构LED器件

说明书

本发明公开了一种GaN基垂直结构LED器件，从上到下依次包括N电极、N型GaN层、GaN多量子阱有源层、P型GaN层、P电极和金属衬底；所述的金属衬底是从P电极到外依次由张应力金属层和压应力金属层交替电镀固定的多层结构。本发明多种金属合金更有助于调节垂直结构LED器件与衬底支撑度；还改善了电镀金属与GaN薄膜连接强度，改善了垂直结构LED器件的老化特性。

技术领域

本发明涉及一种垂直结构LED器件，尤其涉及一种GaN基垂直结构LED电镀金属衬底。

背景技术

以GaN以及InGaN,、AlGaN为主的Ⅲ/Ⅴ氮化物是近年来备受关注的半导体材料，其1.9-6.2eV连续可变的直接带隙，优异的物理、化学稳定性，高饱和电子迁移率等特性，使其成为激光器，发光二极管等光电子器件的最优选材料。

然而，由于GaN本身生长技术的限制，现今的大面积GaN材料大多生长在蓝宝石衬底上。虽然蓝宝石衬底上生长的GaN质量很高，应用也最广，可是由于蓝宝石的不导电，导致蓝宝石衬底的LED器件只能制作成P、N电极在同一平面内的侧向结构，这样的结构致使器件内电流拥挤现象严重，并且由于蓝宝石的差的导热特性，极大地限制了此结构LED的应用，尤其是在高功率领域。

近年来，随着激光剥离技术的发展，人们逐渐发明了将蓝宝石衬底去除，进而将GaN转移到高导热，高导电的金属或Si衬底上来制作垂直结构LED器件的方法。其中，将GaN薄膜转移到金属或Si衬底上有两种主要的手段，键合方法或者是电镀的方法。现今键合方法较为普遍，但大多键合衬底为Si衬底，由于金属与GaN相差较大的热膨胀系数而使得金属键合的发展一直处于停滞状态。电镀方法作为将GaN薄膜转移到高导热，高导电金属衬底上的主要方法得到了较多的发展。

然而，电镀方法仍然有很多的瓶颈困难需要克服，其中最主要的一个就是：由于激光剥离后，自由的GaN薄膜将释放出来本身由于在生长过程残存的热应力而产生一个翘曲度，而电镀的金属由于金属本身的性质，也会产生一个翘曲度，当两者不相匹配时，很容易造成电镀的金属衬底和GaN薄膜的分离，从而导致器件制作失败，所以，单一金属衬底的GaN基垂直结构LED器件的生产合格率极低，且即便制作成功，由于电镀单一金属衬底翘曲度和GaN薄膜翘曲度相差很远，GaN基垂直结构LED器件的GaN与单一金属结合力差，很容易翘曲变形，甚至分离，使用寿命非常短。

发明内容

本发明的目的就是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种GaN基垂直结构LED器件，该器件的电镀金属衬底翘曲度和GaN薄膜翘曲度相匹配，电镀金属衬底和GaN薄膜结合力强，不容易翘曲变形，甚至分离，使用寿命非常短。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种GaN基垂直结构LED器件，从上到下依次包括N电极、N型GaN层、GaN多量子阱有源层、P型GaN层、P 电极和金属衬底；所述的金属衬底是从P 电极到外依次由张应力金属层和压应力金属层交替电镀固定的多层结构。

上述所述的张应力金属层为铜层、钴层、钯层、金层或银层；压应力金属层为镍层或钨层。

上述所述的金属衬底为6层结构，所述的第一层铜层、钴层、钯层、金层或银层，厚度为15～25微米，第二层镍层或钨层，厚度为15～25微米，第三层铜层、钴层、钯层、金层或银层，厚度为25～40微米，第四层镍层或钨层，厚度为30～40微米，第五层铜层、钴层、钯层、金层或银层，厚度为25～40微米，第六层镍层或钨层，厚度为30～40微米。