CN105762244A - 一种垂直结构白光led芯片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种垂直结构白光LED芯片及其制备方法，其中，在该制备方法中，包括：分别制备蓝光/绿光/红光外延结构；依次将蓝光/绿光外延结构转移到第一临时支撑基板，且分别将蓝光/绿光外延结构的生长衬底去除；将蓝光/绿光外延结构同时转移到第二临时支撑基板；将红光外延结构转移到第二临时支撑基板，并去除红光外延结构的生长衬底；将蓝光/绿光/红光外延结构同时转移到永久支撑基板上，并去除第二临时支撑基板；在蓝光/绿光/红光外延结构表面制备N电极。其得到的白光LED芯片稳定性好、一致性好、光色更均匀且配光更简单。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种垂直结构白光LED芯片及其制备方法。
背景技术
LED(LightEmittingDiode，发光二极管)是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，其发光原理是电激发光，即在PN结上加正向电流后，自由电子与空穴复合而发光，从而直接把电能转化为光能。LED，尤其是白光LED，作为一种新的照明光源材料被广泛应用着，它具有反应速度快、抗震性好、寿命长、节能环保等优点而快速发展，目前已被广泛应用于景观美化及室内外照明等领域。
目前白光LED的制备主要采用的是在蓝光芯片上涂覆黄色荧光粉的工艺制得，即在蓝光LED芯片表面直涂或喷涂一层荧光粉胶，其由LED蓝光和荧光粉发出的黄绿光合成白光；为了改善显色性能还可以在其中加少量红色荧光粉或同时加适量绿色、红色荧光粉。虽然其具备制备简单、温度稳定性好等优点，但是其一致性差、色温随角度变化，黄色荧光粉精准定量控制不易，易出现光色偏蓝或偏黄现象。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种垂直结构白光LED芯片及其制备方法，其单颗白光LED芯片中能直接发出红、蓝和绿三种波段的光，调配出更接近自然光的白光。
本发明提供的技术方案如下：
一种垂直结构白光LED芯片制备方法，包括：
S1分别制备蓝光外延结构、绿光外延结构以及红光外延结构；
S2依次将蓝光外延结构和绿光外延结构转移到第一临时支撑基板上的第一临时位置和第二临时位置，且分别将蓝光外延结构和绿光外延结构中的生长衬底去除；
S3将步骤S2中的蓝光外延结构和绿光外延结构同时转移到第二临时支撑基板上第一预设位置和第二预设位置；
S4将红光外延结构转移到第二临时支撑基板上的第三预设位置，并将红光外延结构中的生长衬底去除；
S5将步骤S4中的蓝光外延结构、绿光外延结构以及红光外延结构同时转移到永久支撑基板上，并去除所述第二临时支撑基板；
S6分别在步骤S5中的蓝光外延结构、绿光外延结构以及红光外延结构表面制备N电极，以此完成垂直结构白光LED芯片的制备。
在本技术方案中，为了便于蓝光外延结构、绿光外延结构以及红光外延结构在上述第一临时支撑基板和第二临时支撑基板之间的转移，我们在各外延结构中设置了对位标记，且蓝光外延结构、绿光外延结构以及红光外延结构中生长衬底的尺寸一致。
进一步优选地，蓝光外延结构中依次包括：生长衬底、N型GaN(氮化镓)层、有源层以及P型GaN层，其中，所述生长衬底为蓝宝石衬底；
绿光外延结构中依次包括：生长衬底、N型GaN层、有源层以及P型GaN层，其中，所述生长衬底为蓝宝石衬底；
红光外延结构中依次包括：生长衬底、P型AlGaInP(磷化铝镓铟)层、有源层以及N型AlGaInP层，其中，所述生长衬底为P型砷化镓衬底。
在本技术方案中只是简单描述了上述各外延结构的组成结构，在其他实施例中不限于此。
进一步优选地，在步骤S1和步骤S2之间还包括：
采用光刻胶掩膜的方法分别蚀刻步骤S1中制备的蓝光外延结构、绿光外延结构以及红光外延结构，分别在各生长衬底的预设位置上保留第一预设大小的外延方块，所述外延方块包括蓝光外延方块、绿光外延方块以及红光外延方块。
在本技术方案中，在对蓝光外延结构、绿光外延结构以及红光外延结构进行掩膜蚀刻的过程中，按照预设的规则分别在各生长衬底上预留一定大小的外延方块，各外延方块的位置同样根据预设的规则进行保留。
进一步优选地，在步骤S2中，具体包括：
S21将蓝光外延方块中的P型GaN层与第一临时支撑基板粘结，以将该蓝光外延方块转移到第一临时支撑基板中的第一临时位置；
S22将蓝光外延方块中的生长衬底去除；
S23将绿光外延方块中的P型GaN层与第一临时支撑基板粘结，以将该绿光外延方块转移到第一临时支撑基板中的第二临时位置；
S24将绿光外延方块中的生长衬底去除。
进一步优选地，在步骤S21中，在蓝光外延方块中的P型GaN层表面涂覆一层紫外胶，并在将涂覆了紫外胶的蓝光外延方块粘结到第一支撑基板中的第一临时位置之后固化该紫外胶，实现蓝光外延方块与第一临时支撑基板的粘结；
和/或，
在步骤S22中，采用激光剥离技术去除蓝光外延方块中的生长衬底去除；
和/或，
在步骤S23中，在绿光外延方块中的P型GaN层表面涂覆一层紫外胶，并在将涂覆了紫外胶的绿光外延方块粘结到第一支撑基板中的第二临时位置之后固化该紫外胶，实现绿光外延方块与第一临时支撑基板的粘结；
和/或，
在步骤S24中，采用激光剥离技术去除绿光外延方块中的生长衬底去除。
进一步优选地，在步骤S4中具体包括：
S41将红光外延方块中的N型AlGaInP层粘结到第二临时支撑基板上的第三预设位置上；
S42采用激光剥离技术将红光外延方块中的生长衬底去除；
或，
在步骤S5中具体包括：
S51在步骤S4中蓝光外延方块中P型GaN层、绿光外延方块中P型GaN层以及红光外延方块中P型AlGaInP层表面蒸镀Ag层；
S52对步骤S51中的Ag(银)层进行蚀刻，在蓝光外延方块/绿光外延方块/红光外延方块表面的中心位置保留第二预设大小的Ag层；
S53在步骤S52中形成的结构表面依次溅射保护层和键合层；
S54将步骤S53中形成的结构通过键合层与永久支撑基板键合；
S55去除第二临时支撑基板；
S56对永久支撑基板进行粗化；
S57在步骤S56形成的结构表面形成钝化层。
进一步优选地，在步骤S1中还包括：制备紫外光外延结构；所述紫外光外延结构包括：生长衬底、N型GaN层、有源层以及P型GaN层，其中，所述生长衬底为蓝宝石衬底；
在步骤S2中还包括：将紫外光外延结构转移到第一临时支撑基板上的第三临时位置，且将紫外光外延结构中的生长衬底去除；
在步骤S3中还包括：将步骤S2中的蓝光外延结构、绿光外延结构以及紫外光外延结构同时转移到第二临时支撑基板上第一预设位置、第二预设位置以及第四预设位置；
在步骤S5中还包括：将步骤S4中的蓝光外延结构、绿光外延结构、紫外光外延结构以及红光外延结构同时转移到永久支撑基板上，并去除所述第二临时支撑基板；
在步骤S6中还包括：分别在步骤S5中的蓝光外延结构、绿光外延结构、紫外光外延结构以及红光外延结构表面制备N电极，以此完成垂直结构白光LED芯片的制备。
进一步优选地，在步骤S1和步骤S2之间还包括：
采用光刻胶掩膜的方法蚀刻步骤S1中制备的蓝光外延结构、绿光外延结构、紫外光外延结构以及红光外延结构，分别在各生长衬底的预设位置上保留第一预设大小的外延方块，所述外延方块包括蓝光外延方块、绿光外延方块、紫外光外延方块以及红光外延方块。
进一步优选地，在步骤S2中具体包括：
S21将蓝光外延方块中的P型GaN层与第一临时支撑基板粘结，以将该蓝光外延方块转移到第一临时支撑基板中的第一临时位置；
S22将蓝光外延方块中的生长衬底去除；
S23将绿光外延方块中的P型GaN层与第一临时支撑基板粘结，以将该绿光外延方块转移到第一临时支撑基板中的第二临时位置；
S24将绿光外延方块中的生长衬底去除；
S25将紫外光外延方块中的P型GaN层与第一临时支撑基板的粘结，以将该紫外光外延方块转移到第一临时支撑基板中的第三临时位置；
S26将紫外光外延方块中的生长衬底去除。
本发明还提供了一种垂直结构白光LED芯片，所述垂直结构白光LED芯片中包括一永久支撑基板，在所述永久支撑基板上包括按照预设规则排列的去除了生长衬底的蓝光外延方块、绿光外延方块以及红光外延方块；所述蓝光外延方块、绿光外延方块以及红光外延方块表面包括一个N电极。
进一步优选地，所述去除了生长衬底的蓝光外延方块从下到上依次包括：P型GaN层、有源层以及N型GaN层；
所述去除了生长衬底的绿光外延方块从下到上依次包括：P型GaN层、有源层以及N型GaN层；
所述去除了生长衬底的红光外延方块从下到上依次包括：P型AlGaInP层、有源层以及N型AlGaInP层。
进一步优选地，在所述永久支撑基板上包括按照预设规则排列的去除了生长衬底的蓝光外延方块、绿光外延方块以及红光外延方块之外，还包括一去除了生长衬底的紫外光外延方块。
本发明提供的垂直结构白光LED芯片及其制备方法，能够带来以下有益效果：
在本发明中，我们将蓝光外延结构、绿光外延结构以及红光外延结构组成在一起得到新的白光LED芯片，在工作过程中，这三种光混合在一起形成白光，只需单一的芯片就能发出白光，有效解决了使用荧光粉生成的白光LED芯片引入的性能衰退、不稳定等问题，使用本发明提供的制备方法得到的白光LED芯片稳定性好、一致性好、光色更均匀且配光更简单。
再有，在本发明中，在上述白光LED芯片结构的基础上，还添加的紫外光外延结构，使得白光LED芯片的出光更加自然，接近自然光。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1为本发明实施例一中各外延结构示意图，其中，图1(a)为红光外延结构示意图，图1(b)为蓝光外延结构示意图，图1(c)为绿光外延结构示意图，图1(d)为紫外光外延结构示意图；
图2为本发明实施例一中各外延方块结构示意图，其中，图2(a)为红光外延方块，图2(b)为蓝光外延方块图，2(c)为绿光外延方块图，2(d)为紫外光外延方块；
图3为本发明实施例一中白光LED芯片结构示意图。
附图标记：
10-红光外延结构，11-红光外延结构的P型砷化镓衬底，12-红光外延层，20-蓝光外延结构，21-蓝光外延结构的蓝宝石衬底，22-蓝光外延层，30-绿光外延结构，31-绿光外延结构的蓝宝石衬底，32-绿光外延层，40-紫外光外延结构，41-紫外光外延结构的蓝宝石衬底，42-紫外光外延层。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
实施例一、
首先，采用MOCVD(Metal-organicChemicalVaporDepositon，金属有机化合物化学气相沉积)方法在2英寸蓝宝石衬底(Al2O3)21上正常生长蓝光外延，形成蓝光外延结构20，如图1(b)，其中，该蓝光外延层22依次包含N型GaN、有源层以及P型GaN。采用MOCVD方法在2英寸蓝宝石衬底(Al2O3)31上正常生长绿光外延，如图1(c)，形成绿光外延结构30，其中，该绿光外延层32依次包含N型GaN、有源层以及P型GaN。采用MOCVD方法在2英寸蓝宝石衬底(Al2O3)41上正常生长紫外光外延，形成紫外光外延结构40，如图1(d)，其中，紫该外光外延层42依次包含N型GaN、有源层以及P型GaN。采用MOCVD方法在2英寸P型砷化镓衬底(GaAs)11上正常生长红光外延，形成红光外延结构10，如图1(a)，其中，该红光外延层12依次包含P型AlGaInP，有源层，N型AlGaInP。
之后，利用光刻胶掩膜技术，采用常规刻GaN外延和AlGaInP外延的干法刻蚀(ICP)工艺分别将上述蓝光外延结构、绿光外延结构、紫外光外延结构以及红光外延结构薄膜刻穿直到生长衬底，分离成38×38mil(密耳)的外延方块，如图2所示，图2(a)为蚀刻生成的红光外延方块，图2(b)为蚀刻生成的蓝光外延方块图，2(c)为蚀刻生成的绿光外延方块图，2(d)为蚀刻生成的紫外光外延方块，具体每个外延方块之间的间距为1.05mm(毫米)。为了方便各外延结构后续的转移和对位，同时在每个外延结构中的生长衬底上刻出对位标记。具体在这里我们对蚀刻后在各自生长衬底上保留下来的红光外延方块、蓝光外延方块、绿光外延方块以及紫外光外延方块的位置做出说明：假若将生长衬底等分成16个位置，由生成的一个白光LED芯片中同时包括上述四个外延结构，则如图2所示，在位置(1,1)、(1,3)、(3,1)以及(3,3)四个位置上保留红光外延方块，在位置(1,2)、(1,4)、(3,2)以及(3,4)四个位置上保留蓝光延方块，在位置(2,1)、(2,3)、(3,1)以及(4,3)四个位置上保留绿光外延方块，在位置(2,3)、(2,4)、(4,2)以及(4,4)四个位置上保留紫外光外延方块，这样，方便后续将蓝光外延方块、绿光外延方块、紫外光外延方块以及红光外延方块转移到第一临时支撑基板、第二临时支撑基板以及永久支撑基板上。当然，在这里，我们只是示例性的给出了上述各外延方块一种排列的方法，在其他实施例中，可以根据实际情况自行设定每种颜色的外延方块的位置，原则上来说，只要能形成白光LED芯片都包括在本实施例的内容中。
之后，在蓝光外延方块中P型GaN层表面旋涂一层常用紫外胶，然后将其整个粘结到2英寸的第一临时支撑基板(如玻璃)上；接着，通过365nm(纳米)紫外光照射固化该紫外胶，使得蓝光外延方块与第一临时支撑基板粘结牢固。然后利用激光剥离技术，将蓝光外延方块中的蓝宝石(Al2O3)衬底去除，并用盐酸:水＝1:1的混合溶液浸泡60s(秒)，去除表面Ga(镓)滴，使得蓝光外延层中的N型GaN露出。得到含有蓝光外延层的第一临时支撑基板。
同样地，在紫外光外延方块中P型GaN层表面旋涂一层上述紫外胶，采用光刻对版原理，在显微镜下利用对位标记将紫外光外延方块和第一临时支撑基板上的蓝光外延方块对齐，使得紫外光外延方块在蓝光外延方块的正下方。然后贴合两外延片预压5kg(千克)的压力60s，通过365nm紫外光照射固化紫外胶，使得紫外光外延结构与第一临时支撑基板粘结牢固。然后利用激光剥离技术，并用盐酸:水＝1:1的混合溶液浸泡60s，去除表面Ga滴，将紫外光外延方块中的蓝宝石(Al2O3)衬底去除，使得N型GaN露出。得到含有蓝光层和紫外光外延层的第一临时支撑基板。
同样地，在绿光外延方块中P型GaN层表面旋涂一层上述紫外胶，采用光刻对版原理，在显微镜下利用对位标记将绿光外延结构和第一临时支撑基板上的蓝光外延方块和紫外光外延方块对齐，使得绿光外延方块在紫外光外延方块的左边。然后贴合两外延片预压5kg的压力60s，通过365nm紫外光照射固化紫外胶，使得绿光外延结构与第一临时支撑基板粘结牢固。然后利用激光剥离技术，将蓝宝石(Al2O3)衬底去除，并用盐酸:水＝1:1溶液浸泡60s，去除表面Ga滴，使得绿光外延层中的N型GaN露出。得到含有蓝光外延层、紫外光外延层以及绿光外延层的第一临时支撑基板，并且三个外延层中的N型GaN朝上。
之后，在上述含有蓝光外延层、紫外光外延层以及绿光外延层的第一临时支撑基板的N型GaN层表面涂覆石蜡，并贴合2英寸的第二临时支撑基板(如硅片)，在80℃温度环境下，使用5kgf压合10min，使得两衬底片粘结在一起。接着，采用激光划片工艺将第一临时支撑基板从背面沿着外延沟槽划穿，得到2×2mm(毫米)的方块图形，让第一临时支撑基板下的紫外胶暴露在空气中；随后，将第一临时支撑基板和第二临时支撑基板的结合片放入紫外胶解胶溶液中浸泡1小时，使得紫外胶完全溶解，以此第一临时支撑基板与各外延结构脱离。得到含有蓝光外延层、紫外光外延层以及绿光外延层的第二临时支撑基板，并且各外延层中的P型GaN层朝上。
之后，在红光外延结构中的N型AlGaInP层表面旋涂一层石蜡，采用光刻对版原理，在显微镜下利用对位标记将红光外延结构和第二临时支撑基板上的外延层对齐，使得红光外延方块在蓝光外延层的左边。然后贴合两外延片在80度温度下，10kgf压合30min，使得红光外延结构与第二临时支撑基板粘结牢固；之后利用激光剥离技术，将砷化镓(GaAs)衬底去除，并用盐酸:水＝1:1溶液浸泡60s，去除表面Ga滴，使得红光外延结构中的P型AlGaInP层露出。得到含有蓝光外延层、紫外光外延层、绿光外延层以及红光外延层的第二临时支撑基板，并且蓝光外延层、紫外光外延层、绿光外延层中的P型GaN层和红光外延层中的P型AlGaInP层朝上。
之后，在第二临时支撑基板的蓝光外延层、绿光外延层、紫外光外延层以及红光外延层的P型外延表面用电子束蒸镀厚的Ag，并利用光刻胶掩膜，采用常规湿法腐蚀Ag工艺，将Ag腐蚀成36×36mil方块图形，并且腐蚀而成的Ag方块图形位于上述外延层表面的中心位置。
之后，在上述蒸有Ag方块的含有蓝光外延层、绿光外延层、紫外光外延层以及红光外延层的第二临时支撑基板上溅射厚为的TiW/Pt(钛钨/铂)合金作为保护层。之后，在上述溅射TiW的第二临时支撑基板采用常规电子束蒸镀工艺蒸镀的In层作为键合层。之后，在200um厚的2英寸<100>双面抛光的硅片的两面采用常规电子束蒸镀工艺分别蒸镀的PtAu(铂金)合金层，并将硅双抛片的一面与第二临时支撑基板的In层贴合，放入键合机台中进行键合，键合条件为温度200℃、压力500kgf、时间30min。
之后，采用硅减薄工艺将第二临时支撑基板从背面磨掉，直至露出石蜡层。并将含有石蜡的硅片放入石蜡溶解液中超声浸泡45min，直至石蜡完全溶解，露出蓝光外延层、紫外光外延层、绿光外延层中的P型GaN层和红光外延层中的P型AlGaInP层。以此得到含有蓝光外延层、紫外光外延层、绿光外延层以及红光外延层的结构，并且蓝光外延层、紫外光外延层、绿光外延层中的N型GaN层和红光外延层中的N型AlGaInp层朝上。
之后，将上述结构放入75℃的浓度为75％的KOH溶液中浸泡3min，使得硅片N型外延表面得到均匀的粗化形貌。随后，采用常规PECVD(PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition，等离子体增强化学气相沉积法)沉积工艺，在上述粗化表面沉积厚的SiNO(氮氧化硅)钝化层，利用光刻胶掩膜，在BOE溶液中腐蚀出SiNO图形，使得SiNO包覆在外延方块的边缘，保护外延侧面不漏电。
最后，利用常规N电极制作工艺，分别在上述红光外延层、蓝光外延层、绿光外延层以及紫外光外延层N型外延表面制作4um(微米)厚的TiAl/TiAu合金作为N电极，如图3所示。然后采用常规的划裂点分工序，就可以得到含有可发出红、绿、蓝、紫外四种波段的单颗2mm×2mm大小的LED芯片。
实施例二、
首先，采用MOCVD(Metal-organicChemicalVaporDepositon，金属有机化合物化学气相沉积)方法在2英寸蓝宝石衬底(Al2O3)上正常生长蓝光外延，形成蓝光外延结构，其中，该蓝光外延层依次包含N型GaN、有源层以及P型GaN。采用MOCVD方法在2英寸蓝宝石衬底(Al2O3)上正常生长绿光外延，形成绿光外延结构，其中，该绿光外延层依次包含N型GaN、有源层以及P型GaN。采用MOCVD方法在2英寸P型砷化镓衬底(GaAs)上正常生长红光外延，形成红光外延结构，其中，该红光外延层依次包含P型AlGaInP，有源层，N型AlGaInP。
之后，利用光刻胶掩膜技术，采用常规刻GaN外延和AlGaInP外延的干法刻蚀(ICP)工艺分别将上述蓝光外延结构、绿光外延结构以及红光外延结构薄膜刻穿直到生长衬底，分离成38×38mil(密耳)的外延方块，具体每个外延方块之间的间距为1.05mm(毫米)。为了方便各外延结构后续的转移和对位，同时在每个外延结构中的生长衬底上刻出对位标记。
之后，在蓝光外延方块中P型GaN层表面旋涂一层常用紫外胶，然后将其整个粘结到2英寸的第一临时支撑基板(如玻璃)上；接着，通过365nm(纳米)紫外光照射固化该紫外胶，使得蓝光外延方块与第一临时支撑基板粘结牢固。然后利用激光剥离技术，将蓝光外延方块中的蓝宝石(Al2O3)衬底去除，并用盐酸:水＝1:1的混合溶液浸泡60s(秒)，去除表面Ga(镓)滴，使得蓝光外延层中的N型GaN露出。得到含有蓝光外延层的第一临时支撑基板。
同样地，在绿光外延方块中P型GaN层表面旋涂一层上述紫外胶，采用光刻对版原理，在显微镜下利用对位标记将绿光外延结构和第一临时支撑基板上的蓝光外延方块对齐，使得绿光外延方块在蓝光外延方块的左边。然后贴合两外延片预压5kg的压力60s，通过365nm紫外光照射固化紫外胶，使得绿光外延结构与第一临时支撑基板粘结牢固。然后利用激光剥离技术，将蓝宝石(Al2O3)衬底去除，并用盐酸:水＝1:1溶液浸泡60s，去除表面Ga滴，使得绿光外延层中的N型GaN露出。得到含有蓝光外延层和绿光外延层的第一临时支撑基板，并且二个外延层中的N型GaN朝上。
之后，在上述含有蓝光外延层和绿光外延层的第一临时支撑基板的N型GaN层表面涂覆石蜡，并贴合2英寸的第二临时支撑基板(如硅片)，在80℃温度环境下，使用5kgf压合10min，使得两衬底片粘结在一起。接着，采用激光划片工艺将第一临时支撑基板从背面沿着外延沟槽划穿，得到2×2mm(毫米)的方块图形，让第一临时支撑基板下的紫外胶暴露在空气中；随后，将第一临时支撑基板和第二临时支撑基板的结合片放入紫外胶解胶溶液中浸泡1小时，使得紫外胶完全溶解，以此第一临时支撑基板与各外延结构脱离。得到含有蓝光外延层和绿光外延层的第二临时支撑基板，并且各外延层中的P型GaN层朝上。
之后，在红光外延结构中的N型AlGaInP层表面旋涂一层石蜡，采用光刻对版原理，在显微镜下利用对位标记将红光外延结构和第二临时支撑基板上的外延层对齐，使得红光外延方块在蓝光外延层的左边。然后贴合两外延片在80度温度下，10kgf压合30min，使得红光外延结构与第二临时支撑基板粘结牢固；之后利用激光剥离技术，将砷化镓(GaAs)衬底去除，并用盐酸:水＝1:1溶液浸泡60s，去除表面Ga滴，使得红光外延结构中的P型AlGaInP层露出。得到含有蓝光外延层、绿光外延层以及红光外延层的第二临时支撑基板，并且蓝光外延层、绿光外延层中的P型GaN层和红光外延层中的P型AlGaInP层朝上。
之后，在第二临时支撑基板的蓝光外延层、绿光外延层以及红光外延层的P型外延表面用电子束蒸镀厚的Ag，并利用光刻胶掩膜，采用常规湿法腐蚀Ag工艺，将Ag腐蚀成36×36mil方块图形，并且腐蚀而成的Ag方块图形位于上述外延层表面的中心位置。
之后，在上述蒸有Ag方块的含有蓝光外延层、绿光外延层以及红光外延层的第二临时支撑基板上溅射厚为的TiW/Pt(钛钨/铂)合金作为保护层。之后，在上述溅射TiW的第二临时支撑基板采用常规电子束蒸镀工艺蒸镀的In层作为键合层。之后，在200um厚的2英寸<100>双面抛光的硅片的两面采用常规电子束蒸镀工艺分别蒸镀的PtAu(铂金)合金层，并将硅双抛片的一面与第二临时支撑基板的In层贴合，放入键合机台中进行键合，键合条件为温度200℃、压力500kgf、时间30min。
之后，采用硅减薄工艺将第二临时支撑基板从背面磨掉，直至露出石蜡层。并将含有石蜡的硅片放入石蜡溶解液中超声浸泡45min，直至石蜡完全溶解，露出蓝光外延层和绿光外延层中的P型GaN层和红光外延层中的P型AlGaInP层。以此得到含有蓝光外延层、绿光外延层以及红光外延层的结构，并且蓝光外延层、绿光外延层中的N型GaN层和红光外延层中的N型AlGaInp层朝上。
之后，将上述结构放入75℃的浓度为75％的KOH溶液中浸泡3min，使得硅片N型外延表面得到均匀的粗化形貌。随后，采用常规PECVD(PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition，等离子体增强化学气相沉积法)沉积工艺，在上述粗化表面沉积厚的SiNO(氮氧化硅)钝化层，利用光刻胶掩膜，在BOE溶液中腐蚀出SiNO图形，使得SiNO包覆在外延方块的边缘，保护外延侧面不漏电。
最后，利用常规N电极制作工艺，分别在上述红光外延层、蓝光外延层以及绿光外延层的N型外延表面制作4um厚的TiAl/TiAu合金作为N电极。然后采用常规的划裂点分工序，就可以得到含有可发出红、绿、蓝三种波段的单颗2mm×2mm大小的LED芯片。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种垂直结构白光LED芯片制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
S1分别制备蓝光外延结构、绿光外延结构以及红光外延结构；
S2依次将蓝光外延结构和绿光外延结构转移到第一临时支撑基板上的第一临时位置和第二临时位置，且分别将蓝光外延结构和绿光外延结构中的生长衬底去除；
S3将步骤S2中的蓝光外延结构和绿光外延结构同时转移到第二临时支撑基板上第一预设位置和第二预设位置；
S4将红光外延结构转移到第二临时支撑基板上的第三预设位置，并将红光外延结构中的生长衬底去除；
S5将步骤S4中的蓝光外延结构、绿光外延结构以及红光外延结构同时转移到永久支撑基板上，并去除所述第二临时支撑基板；
S6分别在步骤S5中的蓝光外延结构、绿光外延结构以及红光外延结构表面制备N电极，以此完成垂直结构白光LED芯片的制备。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中：
蓝光外延结构中依次包括：生长衬底、N型GaN层、有源层以及P型GaN层，其中，所述生长衬底为蓝宝石衬底；
绿光外延结构中依次包括：生长衬底、N型GaN层、有源层以及P型GaN层，其中，所述生长衬底为蓝宝石衬底；
红光外延结构中依次包括：生长衬底、P型AlGaInP层、有源层以及N型AlGaInP层，其中，所述生长衬底为P型砷化镓衬底。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1和步骤S2之间还包括：
采用光刻胶掩膜的方法分别蚀刻步骤S1中制备的蓝光外延结构、绿光外延结构以及红光外延结构，分别在各生长衬底上的预设位置上保留第一预设大小的外延方块，所述外延方块包括蓝光外延方块、绿光外延方块以及红光外延方块。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，具体包括：
S21将蓝光外延方块中的P型GaN层与第一临时支撑基板粘结，以将该蓝光外延方块转移到第一临时支撑基板中的第一临时位置；
S22将蓝光外延方块中的生长衬底去除；
S23将绿光外延方块中的P型GaN层与第一临时支撑基板粘结，以将该绿光外延方块转移到第一临时支撑基板中的第二临时位置；
S24将绿光外延方块中的生长衬底去除。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，
在步骤S21中，在蓝光外延方块中的P型GaN层表面涂覆一层紫外胶，并在将涂覆了紫外胶的蓝光外延方块粘结到第一支撑基板中的第一临时位置之后固化该紫外胶，实现蓝光外延方块与第一临时支撑基板的粘结；
和/或，
在步骤S22中，采用激光剥离技术去除蓝光外延方块中的生长衬底去除；
和/或，
在步骤S23中，在绿光外延方块中的P型GaN层表面涂覆一层紫外胶，并在将涂覆了紫外胶的绿光外延方块粘结到第一支撑基板中的第二临时位置之后固化该紫外胶，实现绿光外延方块与第一临时支撑基板的粘结；
和/或，
在步骤S24中，采用激光剥离技术去除绿光外延方块中的生长衬底去除。
6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，
在步骤S4中具体包括：
S41将红光外延方块中的N型AlGaInP层粘结到第二临时支撑基板上的第三预设位置上；
S42采用激光剥离技术将红光外延方块中的生长衬底去除；
或，
在步骤S5中具体包括：
S51在步骤S4中蓝光外延方块中P型GaN层、绿光外延方块中P型GaN层以及红光外延方块中P型AlGaInP层表面蒸镀Ag层；
S52对步骤S51中的Ag层进行蚀刻，在蓝光外延方块/绿光外延方块/红光外延方块表面的中心位置保留第二预设大小的Ag层；
S53在步骤S52中形成的结构表面依次溅射保护层和键合层；
S54将步骤S53中形成的结构通过键合层与永久支撑基板键合；
S55去除第二临时支撑基板；
S56对永久支撑基板进行粗化；
S57在步骤S56形成的结构表面形成钝化层。
7.如权利要求1-6任意一项所述的制备方法，其特征在于：
在步骤S1中还包括：制备紫外光外延结构；所述紫外光外延结构包括：生长衬底、N型GaN层、有源层以及P型GaN层，其中，所述生长衬底为蓝宝石衬底；
在步骤S2中还包括：将紫外光外延结构转移到第一临时支撑基板上的第三临时位置，且将紫外光外延结构中的生长衬底去除；
在步骤S3中还包括：将步骤S2中的蓝光外延结构、绿光外延结构以及紫外光外延结构同时转移到第二临时支撑基板上第一预设位置、第二预设位置以及第四预设位置；
在步骤S5中还包括：将步骤S4中的蓝光外延结构、绿光外延结构、紫外光外延结构以及红光外延结构同时转移到永久支撑基板上，并去除所述第二临时支撑基板；
在步骤S6中还包括：分别在步骤S5中的蓝光外延结构、绿光外延结构、紫外光外延结构以及红光外延结构表面制备N电极，以此完成垂直结构白光LED芯片的制备。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1和步骤S2之间还包括：
采用光刻胶掩膜的方法蚀刻步骤S1中制备的蓝光外延结构、绿光外延结构、紫外光外延结构以及红光外延结构，分别在各生长衬底的预设位置上保留第一预设大小的外延方块，所述外延方块包括蓝光外延方块、绿光外延方块、紫外光外延方块以及红光外延方块。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2中具体包括：
S21将蓝光外延方块中的P型GaN层与第一临时支撑基板的粘结，以将该蓝光外延方块转移到第一临时支撑基板中的第一临时位置；
S22将蓝光外延方块中的生长衬底去除；
S23将绿光外延方块中的P型GaN层与第一临时支撑基板粘结，以将该绿光外延方块转移到第一临时支撑基板中的第二临时位置；
S24将绿光外延方块中的生长衬底去除；
S25将紫外光外延方块中的P型GaN层与第一临时支撑基板粘结，以将该紫外光外延方块转移到第一临时支撑基板中的第三临时位置；
S26将紫外光外延方块中的生长衬底去除。
10.一种垂直结构白光LED芯片，其特征在于，所述垂直结构白光LED芯片中包括一永久支撑基板，在所述永久支撑基板上包括按照预设规则排列的去除了生长衬底的蓝光外延方块、绿光外延方块以及红光外延方块；所述蓝光外延方块、绿光外延方块以及红光外延方块表面包括一个N电极。
11.如权利要求10所述的垂直结构白光LED芯片，其特征在于，
所述去除了生长衬底的蓝光外延方块从下到上依次包括：P型GaN层、有源层以及N型GaN层；
所述去除了生长衬底的绿光外延方块从下到上依次包括：P型GaN层、有源层以及N型GaN层；
所述去除了生长衬底的红光外延方块从下到上依次包括：P型AlGaInP层、有源层以及N型AlGaInP层。
12.如权利要求10或11所述的垂直结构白光LED芯片，其特征在于，在所述永久支撑基板上包括按照预设规则排列的去除了生长衬底的蓝光外延方块、绿光外延方块以及红光外延方块之外，还包括一去除了生长衬底的紫外光外延方块。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
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| TR01 | Transfer of patent right |