CN109713089A - GaN基LED白光垂直结构芯片及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种GaN基LED白光垂直结构芯片及其制备方法，所述芯片包括：依次堆叠的未掺杂层、N‑GaN层、量子阱层和P‑GaN层；凹槽，凹槽贯穿P‑GaN层和量子阱层且暴露N‑GaN层；反射层，形成于P‑GaN层上；第一绝缘层，第一绝缘层形成于反射层上且覆盖凹槽的侧壁；保护层，形成于反射层上；第二绝缘层，形成于保护层和第一绝缘层上；键合衬底以及位于键合衬底上的键合层，键合层面向第二绝缘层，且填充凹槽以与N‑GaN层电性连接；钝化层，覆盖P‑GaN层、量子阱层、N‑GaN层和未掺杂层的侧壁以及第一绝缘层上；P电极，形成于P‑GaN层、量子阱层、N‑GaN层和未掺杂层的一侧，并通过保护层与P‑GaN层电性连接。本发明提高了白光的光提取效率。

Description

GaN基LED白光垂直结构芯片及其制备方法

技术领域

本发明涉及LED芯片制造领域，特别涉及一种GaN基LED白光垂直结构芯片及其制备方法。

背景技术

当前的GaN基LED的结构通常可划分为正装结构、倒装结构和垂直结构。正装结构LED有两个明显的缺点：首先正装结构的LED的p电极、n电极在LED的同一侧，电流须横向流过n-GaN层，导致电流拥挤，局部发热量高，限制了驱动电流；其次，由于蓝宝石衬底的导热性差，严重的阻碍了热量的散失。为了解决散热问题，美国Lumileds Lighting公司发明了倒装芯片(Flipchip)技术，其散热效果有很大的改善，但是通常的GaN基倒装结构LED仍然是电流仍然需横向流过n-GaN层，电流拥挤的现象还是存在，仍然限制了驱动电流的进一步提升。

相比于传统的GaN基LED正装和倒装结构，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极具潜力的解决方案，正受到业界越来越多的关注和研究。

现有的GaN基LED白光垂直结构芯片表面覆盖有钝化层，所述钝化层的材料通常选用SiO2、Al2O3、AlN中的一种。所述钝化层对于GaN基LED蓝光垂直结构芯片具有以下两个作用：一来可以避免芯片因为外界脏污而带来的可靠性问题，二来可以通过膜层厚度设计达到增透膜的作用从而提高蓝光亮度的效果。但是对于GaN基LED白光垂直结构芯片，所述钝化层的存在会降低白光的光提取效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种GaN基LED白光垂直结构芯片及其制备方法，通过去除所述GaN基LED白光垂直结构芯片发光区的钝化层或在所述发光区表面不生长所述钝化层，实现提高白光的光提取效率的目的。

为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种GaN基LED白光垂直结构芯片的制备方法，包括：提供一生长衬底，在所述生长衬底上依次形成有未掺杂层、N-GaN层、量子阱层和P-GaN层。对所述P-GaN层和量子阱层进行刻蚀以得到凹槽，所述凹槽暴露出所述N-GaN层。在所述P-GaN层上形成反射层，在所述反射层上形成第一绝缘层，所述第一绝缘层覆盖所述凹槽的侧壁。在所述反射层上形成保护层。在所述保护层和第一绝缘层的表面上形成第二绝缘层，对所述凹槽底部的所述第一绝缘层和第二绝缘层进行刻蚀，暴露出所述N-GaN层。在所述第二绝缘层上形成键合层，所述键合层填充所述凹槽，并与暴露的N-GaN层电连接；在所述键合层上键合一键合衬底。去除所述生长衬底。对所述未掺杂层、N-GaN层、量子阱层和P-GaN层进行刻蚀，以得到暴露出所述第一绝缘层的N-MESA台面。在所述键合衬底的全局表面上形成钝化层，所述钝化层覆盖所述第一绝缘层、未掺杂层、N-GaN层、量子阱层和P-GaN层。定义P电极形成区，所述P电极形成区位于所述P-GaN层、量子阱层、N-GaN层和未掺杂层的一侧，对所述P电极形成区的钝化层和第一绝缘层进行刻蚀，暴露出所述保护层，在所述保护层上形成P电极。以及对所述未掺杂层表面的所述钝化层进行刻蚀，暴露出所述未掺杂层。

进一步的，还包括以下过程：对所述未掺杂层背离所述N-GaN层的表面进行粗化处理形成粗糙面。

进一步的，还包括：在形成所述反射层之前，先在所述P-GaN层上形成欧姆接触层，所述欧姆接触层的平行于所述生长衬底表面的截面面积小于所述P-GaN层的平行于所述生长衬底表面的截面面积，之后在所述欧姆接触层上形成所述反射层，所述反射层的平行于所述生长衬底表面的截面面积与所述欧姆接触层的平行于所述生长衬底表面的截面面积相同。

进一步的，所述钝化层的材质为SiO2。所述欧姆接触层的材质为ITO、ZnO或AZO。所述第一绝缘层为SiO2、SiN、SiON、Al2O3、TiO2中的一种所形成的单层结构，或者，为SiO2、SiN、SiON、Al2O3、TiO2中的任意组合所形成的叠层结构。所述反射层的材质为Ag、Al或Rh。所述保护层的材质为Ti、TiW、Pt、Ni、Au、Cr中的一种或多种。所述第二绝缘层为SiO2、SiN、SiON、Al2O3、TiO2中的一种所形成的单层结构，或者，为SiO2、SiN、SiON、Al2O3、TiO2中的任意组合所形成的叠层结构。所述键合层依次包括能够与所述暴露的N-GaN层表面形成欧姆接触的首层键合层、阻挡金属层和用于与所述键合衬底进行键合的键合层；其中，所述首层键合层的材质为Cr或Al，所述阻挡金属层的材质为Ti、Pt和TiW中的一种或多种，所述键合层材质为Au、Sn、AuSn合金或NiSn合金。

进一步的，所述键合衬底包括与所述键合层相键合的第一键合衬底层和位于所述第一键合衬底层上的第二键合衬底层；其中，所述第一键合衬底层材质为Cr或Ti，所述第二键合衬底层的材质为Si、Cu、Wcu或MoCu。

进一步的，所述保护层包覆所述反射层。

进一步的，采用激光剥离或化学剥离去除所述生长衬底。

另一方面，一种GaN基LED白光垂直结构芯片，其特征在于，包括：依次堆叠的未掺杂层、N-GaN层、量子阱层和P-GaN层。凹槽，所述凹槽贯穿所述P-GaN层和量子阱层且暴露所述N-GaN层。反射层，形成于所述P-GaN层上。第一绝缘层，所述第一绝缘层形成于所述反射层上且覆盖所述凹槽的侧壁。保护层，形成于所述反射层上。第二绝缘层，形成于所述保护层和第一绝缘层上。键合衬底以及位于所述键合衬底上的键合层，所述键合层面向所述第二绝缘层，且填充所述凹槽以与所述N-GaN层电性连接。钝化层，覆盖所述P-GaN层、量子阱层、N-GaN层和未掺杂层的侧壁以及所述第一绝缘层上；以及P电极，形成于所述P-GaN层、量子阱层、N-GaN层和未掺杂层的一侧，并通过所述保护层与所述P-GaN层电性连接。

进一步的，粗糙面，其形成于所述未掺杂层背离所述N-GaN层的表面。

进一步的，还包括：欧姆接触层，其形成于所述P-GaN层上，位于所述反射层和P-GaN层之间，所述欧姆接触层的顶表面与所述第一绝缘层顶表面位于同一水平面上。

本发明具有以下技术效果：

本发明通过去除位于所述上的发光区上的钝化层或在所述发光区上不生长钝化层使得降低白光从GaN层传播至后续芯片封装的硅胶层的光全反射的概率，减少白光从钝化层传播至硅胶层界面上时的半波损失，从而提高白光光提取效率。进一步地，对所述未掺杂层进行粗化处理形成粗糙面能够提高出光率。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的GaN基LED白光垂直结构芯片制备方法的流程示意图；

图2a～图12a为本发明实施例提供的GaN基LED白光垂直结构芯片的制造过程中的GaN基LED白光垂直结构芯片剖面结构示意图；

图2b～图12b分别对应为图2a～图12a所示的GaN基LED白光垂直结构芯片的俯视示意图。

具体实施方式

下面将结合流程图和示意图对本发明的一种GaN基LED白光垂直结构芯片制备方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选一实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

为了清楚，不描述实际一实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际一实施例的开发中，必须作出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个一实施例改变为另一个一实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

研究发现，现有的GaN基LED白光垂直结构芯片表面覆盖有钝化层，所述钝化层的材料选用SiO2、Al2O3、AlN中的一种；所述钝化层对于GaN基LED蓝光垂直结构芯片具有以下两个作用：一来可以避免芯片因为外界脏污而带来的可靠性问题，二来可以通过膜层厚度设计达到增透膜的作用从而提高蓝光亮度的效果。但是对于GaN基LED白光垂直结构芯片，所述钝化层的存在会降低白光光提取效率。这是因为GaN的折射率为2.3，白光常用的硅胶折射率约为1.57，空气折射率为1，当GaN基LED白光垂直结构芯片表面有折射率低于硅胶的钝化层(例如为SiO2，其折射率约1.46)时，白光从GaN层传播至钝化层界面上发生光全反射的概率比白光从GaN层→硅胶层界面更大，同时白光从钝化层传播至硅胶层界面上时会有半波损失，这都不利于出光，从而在GaN基LED白光垂直结构芯片封装成白光LED后，所述钝化层会影响其发出白光的亮度，即所述钝化层的存在会降低白光光提取效率。

基于上述发现，本发明通过去除位于所述GaN基LED白光垂直结构芯片上的发光区上的钝化层或在所述发光区上不生长钝化层以解决上述问题。

为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明一实施例的目的。

如图1所示，本实施例提供一种GaN基LED白光垂直结构芯片的制备方法，包括如下过程：

步骤S1、提供一生长衬底，在所述生长衬底上依次形成有未掺杂层、N-GaN层、量子阱层和P-GaN层。

步骤S2、对所述P-GaN层和量子阱层进行刻蚀以得到凹槽，所述凹槽暴露出所述N-GaN层。

步骤S3、在所述P-GaN层上形成欧姆接触层(透明导电层)，欧姆接触层的平行于所述生长衬底表面的截面面积小于所述P-GaN层的平行于所述生长衬底表面的截面面积。

步骤S4、在所述欧姆接触层上形成所述反射层，在所述反射层上形成第一绝缘层，所述第一绝缘层覆盖所述凹槽的侧壁，在所述欧姆接触层上形成所述反射层，所述反射层的平行于所述生长衬底表面的截面面积与所述欧姆接触层的平行于所述生长衬底表面的截面面积相同。

步骤S5、在所述反射层上形成保护层(阻挡层)；

步骤S6、在所述保护层和第一绝缘层的表面上形成第二绝缘层，对所述凹槽底部的所述第一绝缘层和第二绝缘层进行刻蚀，暴露出所述N-GaN层。

步骤S7、在所述第二绝缘层上形成键合层，所述键合层填充所述凹槽，并与暴露的N-GaN层电连接；在所述键合层上键合一键合衬底。

步骤S8、去除所述生长衬底。

步骤S9、对所述未掺杂层、N-GaN层、量子阱层和P-GaN层进行刻蚀，以得到暴露出所述第一绝缘层的N-MESA台面。

步骤S10、在所述键合衬底的全局表面上形成钝化层，所述钝化层覆盖所述第一绝缘层、未掺杂层、N-GaN层、量子阱层和P-GaN层；定义P电极形成区，所述P电极形成区位于所述P-GaN层、量子阱层、N-GaN层和未掺杂层的一侧，对所述P电极形成区的钝化层和第一绝缘层进行刻蚀，暴露出所述保护层，在所述保护层上形成P电极。

步骤S11、对所述未掺杂层表面的所述钝化层进行刻蚀，暴露出所述未掺杂层。

本实施例中，去除位于所述上的发光区上的钝化层或在所述发光区上不生长钝化层，实现提高白光光提取效率的目的。

具体请参阅图2a～图12a以及对应参阅图2b～图12b，其中图2a～图12a示出了本发明实施例中GaN基LED白光垂直结构芯片的制备方法各步骤对应的器件剖面结构示意图；图2b～图12b示出了本发明实施例中GaN基LED白光垂直结构芯片的制备方法各步骤对应的器件俯视示意图。

结合图2a和图2b所示，提供一生长衬底100，在所述生长衬底100上由下至上依次形成有未掺杂层200、N-GaN层201、量子阱层(MQWs)202和P-GaN层203。生长衬底100可以为蓝宝石衬底、硅衬底、SiC衬底及图形化衬底等等。所述生长衬底100为蓝宝石衬底。

所述未掺杂层200、N-GaN层201、量子阱层202和P-GaN层203均可以采用外延层可以采用MOCVD(金属有机气相沉积，Metal Organic Chemical Vapor Deposition)和/或MBE(分子束外延，Molecular Beam Epitaxy)等生长方法形成。所述未掺杂层200材料为未掺杂GaN材料。

如图2b所示，所述未掺杂层200、N-GaN层201、量子阱层(MQWs)202和P-GaN层203均与生长衬底100对齐，在本实施例中，其俯视图呈对称的正方形。

结合图3a和图3b所示，对所述P-GaN层203和量子阱层202进行光刻，刻蚀出凹槽300，所述凹槽300暴露出所述N-GaN层201。所述凹槽300可以为多种性质，例如圆形或方形等规则图形，并均匀分布，以保证最终GaN基LED白光垂直结构芯片的电流分布能够均匀。在本实施例中，所述凹槽300为单个圆形通孔，且该单个圆形通孔中心分布，即位于所述未掺杂层200、N-GaN层201、量子阱层202和P-GaN层203和生长衬底100的中心位置上。具体地，如图3b所示，在本实施例中，所述圆形通孔中心与所述未掺杂层200、N-GaN层201、量子阱层202和P-GaN层203和生长衬底100共用一个中心。

结合图4a和图4b所示，在所述P-GaN层203上形成欧姆接触层400，所述欧姆接触层400的平行于所述生长衬底表面的截面面积小于所述P-GaN层203的平行于所述生长衬底表面的截面面积。所述欧姆接触层400为透明导电接触层，其材质为ITO、ZnO或AZO等低阻高透光率薄膜。

如图4b所示，所述欧姆接触层400的的平行于所述生长衬底表面的截面面积小于所述GaN基LED白光垂直结构芯片的的平行于所述生长衬底表面的截面面积，即，使所述欧姆接触层400暴露出所述GaN基LED白光垂直结构芯片的边缘，便于后续形成保护层全面对形成于所述欧姆接触层400上的所述反射层501进行保护。

具体的，对所述欧姆接触层进行回刻，使得靠近所述凹槽300的侧壁顶部的以及靠近所述欧姆接触层的边缘区域的所述P-GaN层203暴露出来。所述欧姆接触层400设有P电极形成区402，所述P电极形成区402位于欧姆接触层400的右下角处(以图4b为基准)，且暴露出所述P-GaN层203。

所述欧姆接触层400使得后续形成的所述反射层501与所述P-GaN层203具有良好的电连接。

在一些实施例中，可以省略此步骤，即在所述P-GaN层203上不生长所述欧姆接触层400，直接在所述P-GaN层203上生长反射层501，其中，所述反射层501中的金属可以与所述P-GaN层203电连接，即形成欧姆接触，并起到反射镜的作用。

结合图5a和图5b所示，在所述欧姆接触层400上形成反射层501，且在所述凹槽300、P-GaN层203和N-GaN层201的表面上形成第一绝缘层500。

具体地，可以通过在所述生长衬底100全局表面形成第一绝缘薄膜，即所述第一绝缘薄膜覆盖所述欧姆接触层400，所述P-GaN层203的表面以及所述凹槽300。利用光刻工艺定义出形成所述反射层501的区域，再利用干法刻蚀或者湿法腐蚀将需要形成反射层501的区域的第一绝缘薄膜去除，具体的，在本实施例中，形成所述反射层501的区域为所述欧姆接触层400表面，利用干法刻蚀或者湿法腐蚀将所述欧姆接触层400上的所述第一绝缘薄膜去除，形成所述第一绝缘层500。所述第一绝缘层500例如为SiO₂、SiN、SiON、Al₂O₃、TiO₂中的一种所形成的单层结构，或者，所述第一绝缘层500例如为SiO₂、SiN、SiON、Al₂O₃、TiO2中的任意组合所形成的叠层结构。

之后，采用负胶剥离(Lift-off)技术在所述欧姆接触层400表面上蒸镀形成反射层501，所述反射层501的材质为Ag、Al或Rh。

结合图6a和图6b所示，在所述反射层501上形成保护层600。所述保护层600还覆盖了第一绝缘层的部分表面，使得所述保护层600包覆所述反射层501。即所述保护层600的平行于所述生长衬底表面的截面面积大于所述反射层501的的平行于所述生长衬底表面的截面面积，但小于所述GaN基LED白光垂直结构芯片的的平行于所述生长衬底表面的截面面积。所述保护层600的材质为Ti、TiW、Pt、Ni、Au、Cr中的一种或多种。所述保护层600一方面通过包覆所述反射层501，用以保护所述反射层501防止被氧化，同时阻挡反射层501中的金属扩散，另一方面，所述保护层600可以缓解GaN基LED白光垂直结构芯片各膜层之间的应力，增强GaN基LED白光垂直结构芯片可靠性。

结合图7a和图7b所示，在所述保护层600和第一绝缘层500的表面上形成第二绝缘层502，刻蚀去除所述凹槽300底部的所述第一绝缘层500和第二绝缘层502，以暴露出所述N-GaN层201。暴露的所述N-GaN层201用于与后续键合层形成欧姆接触面。所述第二绝缘层502可以利用PECVD方法沉积或电子束蒸镀形成。所述第二绝缘层502例如为SiO₂、SiN、SiON、Al₂O₃、TiO₂中的一种所形成的单层结构，或者，所述第二绝缘层502例如为SiO₂、SiN、SiON、Al₂O₃、TiO₂中的任意组合所形成的叠层结构。

具体的，在所述GaN基LED白光垂直结构芯片全局表面上形成第二绝缘薄膜(图7a和图7b中未示出)，即所述第二绝缘薄膜覆盖所述第一绝缘层500表面和所述保护层600，刻蚀去除所述凹槽300底部的所述N-GaN层201上的第一绝缘层500和第二绝缘薄膜，所述刻蚀后的第二绝缘薄膜即为所述第二绝缘层502。

结合图8a和图8b所示，在所述第二绝缘层502上形成键合层701，所述键合层701将所述凹槽300完全填充，即将圆形通孔内部完全填充，并与所述暴露的N-GaN层的表面形成欧姆接触；在所述键合层701上键合键合衬底702。

具体的，所述键合层701依次包括能够与所述暴露的N-GaN层201表面形成欧姆接触的首层键合层(图8a和图8b中未示出)、阻挡金属层(图8a和图8b中未示出)和用于与后续形成的键合衬底702进行键合的键合层(图8a和图8b中未示出)，其中所述首层键合层的材质为Cr或Al等；所述阻挡金属层的材质为Ti、Pt和TiW中的一种或多种；所述键合层材质例如为Au、Sn、AuSn合金或NiSn合金等。

在所述键合层701上键合键合衬底702；其中，所述键合衬底702包括与所述键合层相接触的第一键合衬底层(图8a和图8b中未示出)和位于所述第一键合衬底层上的第二键合衬底层(图8a和图8b中未示出)。所述第一键合衬底层与所述键合层具有良好的粘附性，使得两者键合为一体。所述第一键合衬底层材质例如为Cr或Ti等。所述第二键合衬底层的材质为Si、Cu、Wcu、或MoCu等导热且导电性能良好的衬底。

结合图9a和9b所示，去除所述生长衬底100。通常可以采用激光剥离或化学剥离去除所述生长衬底100。通常，采用激光剥离会使未掺杂层200在表面形成一层金属Ga，因此，需要采用酸或者碱等去除金属Ga，采用的溶液可以为HCL或KOH。

结合图10a和10b所示，对所述未掺杂层200、N-GaN层201、量子阱层202和P-GaN层203进行刻蚀，以得到暴露出所述第一绝缘层500的MESA台面；具体的，可以采用光刻工艺定义形成发光区的区域，采用台面刻蚀去除位于除了所述发光区的其余区域处的所述未掺杂层200、N-GaN层201、量子阱层202和P-GaN层201直至暴露出所述第一绝缘层500，其刻蚀工艺可以为采用湿法或者干法(ICP)刻蚀。所述发光区的区域的的平行于所述生长衬底表面的截面面积小于所述所述GaN基LED白光垂直结构芯片的的平行于所述生长衬底表面的截面面积，即，使所述发光区暴露出所述GaN基LED白光垂直结构芯片的边缘，便于后续形成钝化层以保护整个GaN基LED白光垂直结构芯片，具体地，主要保护GaN侧壁量子阱，以提高GaN基LED白光垂直结构芯片可靠性。

结合图11a和11b所示，在所述键合衬底702的全局表面上形成钝化层800，所述钝化层800覆盖所述第一绝缘层500以及所述未掺杂层200、N-GaN层201、量子阱层202和P-GaN层203；所述钝化层800的材质为二氧化硅用于保护整个芯片。采用光刻工艺，定义出所述P电极形成区，所述P电极形成区位于所述P-GaN层203、量子阱层202、N-GaN层201和未掺杂层200的一侧，具体的，在所述MESA台面上的钝化层500上光刻形成P电极的区域，在本实施例中，该形成P电极的区域的位置与形成于所述欧姆接触层400上的P电极形成区402的位置重合。

去除所述形成P电极的区域处的所述钝化层800和第一绝缘层500露出所述保护层600，在本实施例中，可以采用干法刻蚀或湿法腐蚀的工艺去除所述钝化层800和第一绝缘层500。在所述保护层600上形成P电极的区域处形成P电极900。

结合图11a和11b所示，去除所述发光区表面的钝化层800露出所述未掺杂层200，并对所述未掺杂层200进行粗化处理形成粗糙面。

表面粗化处理例如为采用氢氧化钾(KOH)溶液、硫酸(H2SO4)溶液等进行湿法刻蚀，获得粗糙表面以提高出光率。

请继续参考图12a，在本发明的另一面，还提出了一种GaN基LED白光垂直结构芯片，采用如上文所述的GaN基LED白光垂直结构芯片的制备方法形成，所述芯片包括：依次堆叠的未掺杂层200、N-GaN层201、量子阱层202和P-GaN层203；凹槽300，所述凹槽300贯穿所述P-GaN层203和量子阱层202且暴露所述N-GaN层201；反射层501，形成于所述P-GaN层203上；第一绝缘层200，所述第一绝缘层500形成于所述反射层501上且覆盖所述凹槽300的侧壁；保护层600，形成于所述反射层501上；第二绝缘层502，形成于所述保护层600和第一绝缘层500上；键合衬底702以及位于所述键合衬底702上的键合层701，所述键合层701面向所述第二绝缘层502，且填充所述凹槽300以与所述N-GaN层201电性连接；钝化层800，覆盖所述P-GaN层203、量子阱层202、N-GaN层201和未掺杂层200的侧壁以及所述第一绝缘层500上；以及P电极900，形成于所述P-GaN层203、量子阱层202、N-GaN层201和未掺杂层200的一侧，并通过所述保护层600与所述P-GaN层203电性连接。所述第一绝缘层500的顶表面与所述欧姆接触层400顶表面位于同一水平面上。粗糙面，其形成于所述未掺杂层200表面上。

综上所述，通过去除位于所述上的发光区上的钝化层或在所述发光区上不生长钝化层使得降低白光从GaN层传播至硅胶层的光全反射的概率，减少白光从钝化层传播至硅胶层界面上时的半波损失，从而提高白光光提取效率。进一步地，对所述未掺杂层进行粗化处理形成粗糙面能够提高出光率。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种GaN基LED白光垂直结构芯片的制备方法，其特征在于，包括：

提供一生长衬底，在所述生长衬底上依次形成有未掺杂层、N-GaN层、量子阱层和P-GaN层；

对所述P-GaN层和量子阱层进行刻蚀以得到凹槽，所述凹槽暴露出所述N-GaN层；

在所述P-GaN层上形成反射层，在所述反射层上形成第一绝缘层，所述第一绝缘层覆盖所述凹槽的侧壁；

在所述反射层上形成保护层；

在所述保护层和第一绝缘层的表面上形成第二绝缘层，对所述凹槽底部的所述第一绝缘层和第二绝缘层进行刻蚀，暴露出所述N-GaN层；

在所述第二绝缘层上形成键合层，所述键合层填充所述凹槽，并与暴露的N-GaN层电连接；在所述键合层上键合一键合衬底；

去除所述生长衬底；

对所述未掺杂层、N-GaN层、量子阱层和P-GaN层进行刻蚀，以得到暴露出所述第一绝缘层的N-MESA台面；

在所述键合衬底的全局表面上形成钝化层，所述钝化层覆盖所述第一绝缘层、未掺杂层、N-GaN层、量子阱层和P-GaN层；

定义P电极形成区，所述P电极形成区位于所述P-GaN层、量子阱层、N-GaN层和未掺杂层的一侧，对所述P电极形成区的钝化层和第一绝缘层进行刻蚀，暴露出所述保护层，在所述保护层上形成P电极；以及

对所述未掺杂层表面的所述钝化层进行刻蚀，暴露出所述未掺杂层。

2.如权利要求1所述的GaN基LED白光垂直结构芯片的制备方法，其特征在于，还包括以下过程：对所述未掺杂层背离所述N-GaN层的表面进行粗化处理形成粗糙面。

3.如权利要求1或2所述的GaN基LED白光垂直结构芯片的制备方法，其特征在于，还包括：

在形成所述反射层之前，先在所述P-GaN层上形成欧姆接触层，所述欧姆接触层的平行于所述生长衬底表面的截面面积小于所述P-GaN层的平行于所述生长衬底表面的截面面积，之后在所述欧姆接触层上形成所述反射层，所述反射层的平行于所述生长衬底表面的截面面积与所述欧姆接触层的平行于所述生长衬底表面的截面面积相同。

4.如权利要求3所述的GaN基LED白光垂直结构芯片的制备方法，其特征在于，所述钝化层的材质为SiO2；

所述欧姆接触层的材质为ITO、ZnO或AZO；

所述第一绝缘层为SiO2、SiN、SiON、Al2O3、TiO2中的一种所形成的单层结构，或者，为SiO2、SiN、SiON、Al2O3、TiO2中的任意组合所形成的叠层结构；

所述反射层的材质为Ag、Al或Rh；

所述保护层的材质为Ti、TiW、Pt、Ni、Au、Cr中的一种或多种；

所述第二绝缘层为SiO2、SiN、SiON、Al2O3、TiO2中的一种所形成的单层结构，或者，为SiO2、SiN、SiON、Al2O3、TiO2中的任意组合所形成的叠层结构；

所述键合层依次包括能够与所述暴露的N-GaN层表面形成欧姆接触的首层键合层、阻挡金属层和用于与所述键合衬底进行键合的键合层；其中，所述首层键合层的材质为Cr或Al，所述阻挡金属层的材质为Ti、Pt和TiW中的一种或多种，所述键合层材质为Au、Sn、AuSn合金或NiSn合金。

5.如权利要求4所述的GaN基LED白光垂直结构芯片的制备方法，其特征在于，

所述键合衬底包括与所述键合层相键合的第一键合衬底层和位于所述第一键合衬底层上的第二键合衬底层；其中，所述第一键合衬底层材质为Cr或Ti，所述第二键合衬底层的材质为Si、Cu、Wcu或MoCu。

6.如权利要求1所述的GaN基LED白光垂直结构芯片的制备方法，其特征在于，所述保护层包覆所述反射层。

7.如权利要求1所述的GaN基LED白光垂直结构芯片的制备方法，其特征在于，采用激光剥离或化学剥离去除所述生长衬底。

8.一种GaN基LED白光垂直结构芯片，其特征在于，包括：

依次堆叠的未掺杂层、N-GaN层、量子阱层和P-GaN层；

凹槽，所述凹槽贯穿所述P-GaN层和量子阱层且暴露所述N-GaN层；

反射层，形成于所述P-GaN层上；

第一绝缘层，所述第一绝缘层形成于所述反射层上且覆盖所述凹槽的侧壁；

保护层，形成于所述反射层上；

第二绝缘层，形成于所述保护层和第一绝缘层上；

键合衬底以及位于所述键合衬底上的键合层，所述键合层面向所述第二绝缘层，且填充所述凹槽以与所述N-GaN层电性连接；

钝化层，覆盖所述P-GaN层、量子阱层、N-GaN层和未掺杂层的侧壁以及所述第一绝缘层上；以及

P电极，形成于所述P-GaN层、量子阱层、N-GaN层和未掺杂层的一侧，并通过所述保护层与所述P-GaN层电性连接。

9.如权利要求8所述的GaN基LED白光垂直结构芯片，其特征在于，还包括：粗糙面，其形成于所述未掺杂层背离所述N-GaN层的表面。

10.如权利要求9所述的GaN基LED白光垂直结构芯片，其特征在于，还包括：欧姆接触层，其形成于所述P-GaN层上，位于所述反射层和P-GaN层之间，所述欧姆接触层的顶表面与所述第一绝缘层顶表面位于同一水平面上。