一种垂直GaN基LED芯片及其制作方法

摘要

本发明提供了一种垂直GaN基LED芯片及其制作方法，该芯片包括衬底、N型GaN、量子阱有源层、P型GaN、电流扩展层、金属反射镜和导电基板，在导电基板上制作有P电极，在衬底上设有直至N型GaN层的窗口，该窗口内各面蒸镀有一层金属，在这一金属层上引出有N电极。其制作方法包括：按常规方法在蓝宝石或者6H-SiC透明衬底上自下而上依次外延生长N型GaN、量子阱有源层、P型GaN和电流扩展层；在电流扩展层上制作金属反射镜；在金属反射镜上焊接导电基板；加工直至N型GaN层的窗口；在窗口内各面上蒸镀金属层，在金属层上引出N电极。本发明减少了工艺过程中不稳定因素影响，GaN基LED芯片有效发光面积利用率高，芯片电流扩展好，管芯散热好。

主权项

一种垂直GaN基LED芯片的制作方法，该垂直GaN基LED芯片，自上而下依次包括蓝宝石或者6H SiC透明衬底、N型GaN、量子阱有源层、P型GaN、电流扩展层、金属反射镜、键合焊接层和导电基板，在导电基板上制作有P电极，在蓝宝石或者6H SiC透明衬底上设有直至N型GaN层的窗口，该窗口内各面蒸镀有一层金属，在这一金属层上引出有N电极，其特征是：包括以下步骤：(1)按常规方法在蓝宝石或者6H SiC透明衬底上自下而上依次外延生长N型GaN、量子阱有源层、P型GaN和电流扩展层；(2)在电流扩展层上按常规电子束蒸发或溅射方式制作金属反射镜；(3)在金属反射镜上通过键合焊料焊接导电基板，导电基板是导电衬底Si或Cu或其他导电导热性能良好的材料，在导电基板上通过常规电子束蒸发或溅射方式制作P电极；(4)然后将蓝宝石或者6H SiC透明衬底的厚度减磨至30μm 50μm；(5)在蓝宝石或6H SiC透明衬底上加工出直至N型GaN层的窗口，单个窗口的顶部面积为30μm2 2500μm2，具体过程是：先通过激光钻蚀蓝宝石或SiC衬底，调节UV激光工作重复频率25KHz、能量4.5W，其脉冲不大于30ns；激光视场焦点能量达到200J/cm2，控制激光脉冲数控制钻蚀速率，利用30 120个脉冲钻蚀到距N型GaN层上表面1μm 2.5μm，停止激光钻蚀，改用ICP方法或常规光刻胶技术进行刻蚀，刻蚀深度为4μm，若采用ICP刻蚀SiC衬底用SF6和O2，刻蚀蓝宝石衬底用BCl3和Cl2，BCl3的流量为80sccm，Cl2的流量为20sccm，ICP功率为2500W，射频功率为500W，压强为0.9Pa，温度为60℃，刻蚀速率达到200±20nm/min；(6)在加工出的窗口内各面上蒸镀一层金属，在这一金属层上引出N电极，和下面导电基板上的P电极形成PN结的通路。