具有电流阻挡结构的led垂直芯片及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于LED芯片领域，特别是涉及一种具有电流阻挡结构的LED垂直芯片及其制备方法。
【背景技术】
[0002]自从1994年日本日亚公司在基于蓝宝石衬底的GaN基LED的研究上取得重大突破后，世界各大公司和研究机构都在投入巨资加入到高亮度GaN基LED的开发中，极大地推动了高亮度LED的产业化进程。最近，由于GaN基LED亮度的提高，使其在显示、交通信号灯、手机背光方面的应用前景更加广阔。
[0003]相比于传统的GaN基LED正装结构，垂直结构具有散热好，能够承载大电流，发光强度高，耗电量小、寿命长等优点，被广泛应用于通用照明、景观照明、特种照明、汽车照明等领域，成为一代大功率GaN基LED极具潜力的产品，正受到业界越来越多的关注和研究。垂直结构LED通过晶片键合或电镀法，结合激光剥离等工艺，将GaN基外延从蓝宝石衬底转移到导热导电性能良好的金属或半导体衬底材料上，形成上下分布的电极结构，使得电流垂直流过整个器件。如图1所示，显示为一般垂直结构的LED，自下而上依次包括键合衬底、P电极、P型GaN层层、多量子阱(MffQ)、N-GaN层及N电极。
[0004]然而，这种结构的LED芯片结构中，N电极下方是电流注入最集中的区域，这部分光会被电极遮挡或吸收最终成为无效发光，从而降低了 LED器件的发光强度和效率。为解决这一问题，在垂直结构LED器件中比较常用的方案是引入一电流阻挡层以限制或者大幅减少N电极下方有源层的发光，在蓝光LED芯片中常用Si02或Si3N4作为电流阻挡层材料，然而这种绝缘材料制备工艺复杂，成本高，更存在与GaN的粘附性不佳的问题，会影响晶片键合的牢固度，从而造成衬底剥离良率降低并影响可靠性。
[0005]因此，提供一种新的具有电流阻挡结构的LED垂直芯片及其制备方法以解决上述问题实属必要。
【发明内容】
[0006]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有电流阻挡结构的LED垂直芯片及其制备方法，用于解决现有技术中电流阻挡层制备工艺复杂、与GaN的粘附性不佳，导致LED垂直芯片制备成本升高且可靠性降低的问题。
[0007]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种具有电流阻挡结构的LED垂直芯片的制备方法，所述制备方法至少包括以下步骤:
[0008]提供生长衬底，在所述生长衬底上依次生长非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层及P型GaN层；
[0009]在所述P型GaN层表面形成ITO透明导电层；
[0010]在所述ITO透明导电层上蚀刻出第一开口及第二开口；所述第一开口与后续要形成的N电极在所述ITO透明导电层上的垂直投影位置相对应，所述第二开口位于所述第一开口外围自所述第一开口向外依次排布的不同分布区域内，且相同分布区域内的所述第二开口的尺寸相同，自所述第一开口向外不同分布区域内所述第二开口的尺寸渐变;所述第一开口及所述第二开口贯穿所述ITO透明导电层以暴露出所述P型GaN层；
[0011]在所述ITO透明导电层表面形成金属电极层，所述金属电极层填充进所述第一开口及所述第二开口，并与所述第一开口及所述第二开口暴露出的所述P型GaN层接触;所述ITO透明导电层及所述金属电极层共同构成P电极；
[0012]提供键合衬底，将所述键合衬底键合于所述金属电极层表面；
[0013]依次去除所述生长衬底及所述非掺杂GaN层，并形成自上至下贯穿所述N型GaN层、多量子阱层及P型GaN层的切割道；
[0014]在所述N型GaN层表面形成N电极。
[0015]作为本发明的具有电流阻挡结构的LED垂直芯片的制备方法的一种优选方案，自所述第一开口向外不同分布区域内所述第二开口的尺寸逐渐变小。
[0016]作为本发明的具有电流阻挡结构的LED垂直芯片的制备方法的一种优选方案，所述第二开口在相同的分布区域内均勾分布。
[0017]作为本发明的具有电流阻挡结构的LED垂直芯片的制备方法的一种优选方案，在所述ITO透明导电层表面依次形成反射电极层及键合金属层，所述反射电极层及键合金属层共同作为所述金属电极层。
[0018]作为本发明的具有电流阻挡结构的LED垂直芯片的制备方法的一种优选方案，所述ITO透明导电层与所述P型GaN层及所述金属电极层之间均为欧姆接触;所述金属电极层与所述第一开口及所述第二开口暴露的所述P型GaN层之间为肖特基接触。
[0019]作为本发明的具有电流阻挡结构的LED垂直芯片的制备方法的一种优选方案，在所述N型GaN层表面形成所述N电极之前，还包括将所述N型GaN层表面进行粗化处理的步骤。
[0020]本发明还提供一种具有电流阻挡结构的LED垂直芯片，所述具有电流阻挡结构的LED垂直芯片包括:键合衬底及自下而上依次形成于所述键合衬底上的金属电极层、ITO透明导电层、层、多量子阱层、层及N电极，其特征在于:
[0021]所述ITO透明导电层中具有第一开口及第二开口，所述第一开口与所述N电极在所述ITO透明导电层上的垂直投影位置相对应，所述第二开口位于所述第一开口外围自所述第一开口向外依次排布的不同分布区域内，且相同分布区域内的所述第二开口的尺寸相同，自所述第一开口向外不同分布区域内所述第二开口的尺寸渐变；
[0022]所述第一开口及所述第二开口暴露出所述P型GaN层，所述金属电极层填充进所述第一开口及所第二开口，并与所述第一开口及所第二开口暴露的所述P型GaN层接触;所述金属电极层与所述第一开口及所第二开口暴露的P型GaN层的接触区域作为电流阻挡结构。
[0023]作为本发明的具有电流阻挡结构的LED垂直芯片的一种优选方案，自所述第一开口向外不同分布区域内所述第二开口的尺寸逐渐变小。
[0024]作为本发明的具有电流阻挡结构的LED垂直芯片的一种优选方案，所述第二开口在相同的分布区域内均匀分布。
[0025]作为本发明的具有电流阻挡结构的LED垂直芯片的一种优选方案，所述金属电极层包括反射电极层及键合金属层，其中，所述反射电极层与所述ITO透明导电层连接，所述键合金属层与所述键合衬底连接。
[0026]作为本发明的具有电流阻挡结构的LED垂直芯片的一种优选方案，所述ITO透明导电层与所述P型GaN层及所述金属电极层之间均为欧姆接触;所述金属电极层与所述第一开口及所述第二开口暴露的所述P型GaN层之间为肖特基接触。
[0027]作为本发明的具有电流阻挡结构的LED垂直芯片的一种优选方案，所述N型GaN层表面经过粗化处理。
[0028]如上所述，本发明的具有电流阻挡结构的LED垂直芯片及其制备方法，具有以下有益效果:本发明通过在ITO透明导电层上与N电极垂直投影位置蚀刻出第一开口，在第一开口外围蚀刻出自所述第一开口向外尺寸渐变的第二开口，利用P型GaN层与反射电极之间的渐变电阻形成渐变阻挡层，接触电阻由内向外渐变，形成良好的电流阻挡结构，将注入电流有效扩展开来，缓解N电极下方电流的拥挤，提高电流的均匀分布，从而提高垂直结构LED的发光性能。相比传统的电流阻挡工艺，该方法优势在于工艺简单，成本低，产能高，可调性强。
【附图说明】
[0029]图1显示为显示为现有技术中一般垂直结构的LED的示意图。
[0030]图2显示为本发明实施例一中提供的具有电流阻挡结构的LED垂直芯片的制备方法的工艺流程图。
[0031]图3显示为本发明实施例一中提供的具有电流阻挡结构的LED垂直芯片的制备方法中在衬底上依次生长非故意掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层及P型GaN层的示意图。
[0032]图4显示为本发明实施例一中提供的具有电流阻挡结构的LED垂直芯片的制备方法中在P型GaN层表面形成ITO透明导电层的示意图。
[0033]图5显示为本发明实施例一中提供的具有电流阻挡结构的LED垂直芯片的制备方法中在ITO透明导电层上蚀刻出第一开口及第二开口的不意图。
[0034]图6至图7显示为本发明实施例一中提供的具有电流阻挡结构的LED垂直芯片的制备方法中在ITO透明导电层上蚀刻出第一开口及第二开口的俯视示意图；其中，图6为第一开口位于ITO透明导电层中部的俯