一种通孔型垂直结构LED芯片及其制作方法

技术领域

本发明涉及发光二极管技术领域，更为具体地说，涉及一种通孔型垂直结构LED芯片及其制作方法。

背景技术

现有的发光二极管包括水平类型和垂直类型。垂直类型的发光二极管通过把半导体垒晶叠层转移到其它的导电性、导热性更佳的基板上，并移除原始外延生长的衬底的工艺获得，半导体垒晶叠层至少包括依次层叠的第一型半导体层、有源区及第二型半导体层。相较于水平类型，可以有效改善外延生长衬底带来的吸光、电流拥挤或散热性差的技术问题。衬底的转移一般采用键合工艺，键合主要通过金属-金属高温高压键合，尤其是通过高熔点金属与低熔点金属在合适的键合条件下形成金属间化合物，起到导通互连的作用(低熔点金属熔化后扩散渗透进入高熔点金属中并与之形成熔点&理化特性介于两者之间的金属间化合物)，即在半导体垒晶叠层一侧与基板之间形成金属键合层。

现有的通孔型垂直结构LED芯片包括至少贯穿第二型半导体层和有源区并露出部分第一型半导体层的通孔，金属键合层通过通孔与第一型半导体层形成电连接，第一型半导体层背离有源区的一侧为出光侧，但有源区产生的光在通孔处会被吸光。目前，会在通孔型垂直结构LED芯片的通孔内填充高反射率金属，使有源区产生的光在通孔处也可以得到很好的反射，来提高芯片的光提取效率，进而提升通孔型垂直结构LED芯片的亮度。但是，在键合过程中金属键合层的金属其在熔点以上时很容易迁移，会在高温高压的环境下突破阻挡层的阻挡作用扩散迁移至通孔，与通孔内的高反射率金属形成合金或渗透到高反射率金属的表面，从而影响高反射率金属的反射效果。如此，不仅降低LED芯片反射层的反射率，影响芯片的光提取效率，键合金属还有可能会扩散至芯片的四周，影响LED的可靠性和稳定性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种通孔型垂直结构LED芯片及其制作方法，以解决现有技术中在通孔型垂直结构LED芯片的通孔内填充高反射率金属，但金属键合层的金属其在熔点以上时很容易迁移至通孔，与通孔内的高反射率金属形成合金或渗透到高反射率金属的表面，从而影响高反射率金属的反射效果等问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种通孔型垂直结构LED芯片，其特征在于，包括：

导电基板；

设置于所述导电基板一侧的金属键合层、防扩散结构、通孔反射结构、金属反射层、传导层、绝缘层以及外延叠层；其中，所述防扩散结构用于防止所述金属键合层的金属材料扩散至所述通孔反射结构；所述外延叠层至少包括沿第一方向依次堆叠的第二型半导体层、有源区以及第一型半导体层，且所述外延叠层朝向所述导电基板的一侧表面设有向所述第一型半导体层延伸的凹槽，并显露所述第一型半导体层的部分表面；所述第一方向垂直于所述导电基板，并由所述导电基板指向所述外延叠层；

所述金属反射层设置于所述第二型半导体层背离所述有源区的一侧表面，所述传导层设置于所述金属反射层背离所述第二型半导体层的一侧表面；

所述绝缘层设置于所述外延叠层朝向所述导电基板的一侧，并覆盖所述传导层、金属反射层及外延叠层的裸露面，且所述绝缘层延伸至所述凹槽的侧壁并裸露所述凹槽的底部形成第一通孔；所述绝缘层具有通过裸露所述传导层的部分表面而用于外部电连接的开口；

所述通孔反射结构设置于所述绝缘层背离所述外延叠层一侧的部分表面，并延伸至所述第一通孔与所述第一型半导体层形成接触；所述防扩散结构设置于所述绝缘层背离所述传导层的一侧，并覆盖所述通孔反射结构的裸露面；

所述金属键合层层叠于所述防扩散结构背离所述外延叠层的一侧表面，并通过所述防扩散结构、通孔反射结构与所述第一型半导体层形成电连接，且所述导电基板层叠于所述金属键合层背离所述外延叠层的一侧表面。

优选地，所述防扩散结构包括防扩散层和介质膜层，所述防扩散层覆盖所述通孔反射结构及所述绝缘层的裸露面，所述介质膜层设置于所述防扩散层背离所述通孔反射结构一侧的部分表面，且所述介质膜层在所述导电基板所在平面上的垂直投影覆盖所述通孔反射结构在所述导电基板所在平面上的垂直投影；所述金属键合层覆盖所述介质膜层的裸露面，并与所述防扩散层形成接触。

优选地，所述防扩散层包括金层或含有金层的金属堆叠结构。

优选地，所述介质膜层的材料在空间结构中的原子间距小于所述金属键合层的金属材料的原子尺寸，且介质膜层的热膨胀系数范围为0.3*10

优选地，所述凹槽的个数为M，所述M为正整数，且所述M大于等于1，所述第一通孔的个数为N，通孔反射结构的个数为Q，则M＝N＝Q，所述凹槽、第一通孔、通孔反射结构一一对应。

优选地，所述通孔反射结构在所述导电基板所在平面上的垂直投影覆盖所述凹槽在所述导电基板所在平面上的垂直投影，且所述通孔反射结构与所述金属反射层在所述导电基板所在平面上的垂直投影的边缘区域重叠。

优选地，所述通孔反射结构和所述金属反射层在所述导电基板所在平面上的垂直投影覆盖所述有源区在所述导电基板所在平面上的垂直投影。

优选地，所述通孔反射结构包括第一反射镜和第一保护层，所述第一反射镜通过所述第一通孔与所述第一型半导体层形成接触，所述第一保护层覆盖所述第一反射镜的裸露面。

本发明还提供了一种通孔型垂直结构LED芯片的制作方法，其特征在于，用于制作上述任一项所述的通孔型垂直结构LED芯片，所述制作方法包括以下步骤：

S01、提供一生长衬底；

S02、在所述生长衬底的一侧表面形成外延叠层，所述外延叠层包括沿生长方向依次堆叠的第一型半导体层、有源区以及第二型半导体层；

S03、在所述外延叠层形成凹槽及发光台面，所述凹槽裸露所述第一型半导体层的部分表面；

S04、沉积绝缘层，所述绝缘层覆盖所述外延叠层的表面、所述凹槽的侧壁及其底部，并图形化所述绝缘层使其裸露所述发光台面的部分表面；

S05、在所述发光台面的裸露面形成金属反射层；

S06、制作传导层，所述传导层覆盖所述金属反射层的表面，并延伸至所述绝缘层的部分表面；

S07、再次沉积绝缘层，使其包覆所述传导层、金属反射层及外延叠层的裸露面，并图形化所述绝缘层使其裸露所述凹槽的底部形成第一通孔；

S08、制作通孔反射结构，其设置于所述绝缘层的部分表面，并延伸至所述第一通孔与所述第一型半导体层形成接触；

S09、制作防扩散结构，所述防扩散结构设置于所述绝缘层的表面，并覆盖所述通孔反射结构的裸露面；

S10、蒸镀金属键合层，所述金属键合层层叠于所述防扩散结构的表面；

S11、通过键合工艺，将步骤S10所形成的芯片结构固定于导电基板，且所述导电基板形成于所述金属键合层背离所述外延叠层的一侧表面；

S12、剥离所述生长衬底，露出所述第一型半导体层；

S13、蚀刻部分所述外延叠层，使所述绝缘层具有裸露面；

S14、沉积钝化层，所述钝化层覆盖所述第一型半导体层的裸露面，并延伸至所述外延叠层的侧壁及绝缘层的表面；

S15、通过光刻及刻蚀图形化所述钝化层及所述绝缘层，形成具有通过裸露所述传导层的部分表面而用于外部电连接的开口；

所述金属键合通过所述防扩散结构、通孔反射结构与所述第一型半导体层形成电连接；

所述通孔反射结构在所述导电基板所在平面上的垂直投影覆盖所述凹槽在所述导电基板所在平面上的垂直投影，且所述通孔反射结构与所述金属反射层在所述导电基板所在平面上的垂直投影的边缘区域重叠；

所述通孔反射结构和所述金属反射层在所述导电基板所在平面上的垂直投影覆盖所述有源区在所述导电基板所在平面上的垂直投影；

所述凹槽的个数为M，所述M为正整数，且所述M大于等于1，所述第一通孔的个数为N，通孔反射结构的个数为Q，则M＝N＝Q，所述凹槽、第一通孔、通孔反射结构一一对应。

优选地，所述防扩散结构包括防扩散层和介质膜层，所述防扩散层覆盖所述通孔反射结构及所述绝缘层的裸露面，所述介质膜层设置于所述防扩散层背离所述通孔反射结构一侧的部分表面，且所述介质膜层在所述导电基板所在平面上的垂直投影覆盖所述通孔反射结构在所述导电基板所在平面上的垂直投影；所述金属键合层覆盖所述介质膜层的裸露面，并与所述防扩散层形成接触。

优选地，所述防扩散层包括金层或含有金层的金属堆叠结构。

优选地，所述介质膜层的材料在空间结构中的原子间距小于所述金属键合层的金属材料的原子尺寸，且介质膜层的热膨胀系数范围为0.3*10

优选地，所述通孔反射结构包括第一反射镜和第一保护层，所述第一反射镜通过所述第一通孔与所述第一型半导体层形成接触，所述第一保护层覆盖所述第一反射镜的裸露面。

经由上述的技术方案，从而达到如下效果：

1、本发明所提供的一种通孔型垂直结构LED芯片，通过在导电基板一侧设置金属键合层、防扩散结构、通孔反射结构、金属反射层、传导层、绝缘层以及外延叠层；其中，防扩散结构用于防止金属键合层的金属材料扩散至通孔反射结构与通孔反射结构形成合金或渗透到通孔反射结构的表面，而影响通孔反射结构的反射效果及产品的稳定性，可用来提高芯片的光提取效率及产品的可靠性，进而提升通孔型垂直结构LED芯片的亮度及可靠性。

2、进一步地，通过设置防扩散结构包括防扩散层和介质膜层，防扩散层覆盖通孔反射结构及绝缘层的裸露面，介质膜层设置于防扩散层背离通孔反射结构一侧的部分表面，防扩散层一方面防止金属键合层的金属材料扩散至通孔反射结构影响反射效果，一方面也起到了第一型半导体层电流扩展的作用，而介质膜层在导电基板所在平面上的垂直投影覆盖通孔反射结构在导电基板所在平面上的垂直投影，可进一步阻挡金属材料的扩散，提高芯片的光提取效率及产品的可靠性。

3、进一步地，通过设置防扩散层包括金层或含有金层的金属堆叠结构，金可以与金属键合层扩散过来的金属材料发生反应，形成合金，以达到阻挡效果。

4、进一步地，通过设置介质膜层的材料在空间结构中的原子间距小于金属键合层的金属材料的原子尺寸，且介质膜层的热膨胀系数范围为0.3*10

5、进一步地，通过设置凹槽的个数为M，M为正整数，且M大于等于1，第一通孔的个数为N，通孔反射结构的个数为Q，则M＝N＝Q，不限制凹槽的数量，可根据实际需要设置，且在各凹槽内设置第一通孔，并在各第一通孔内设置通孔反射结构，使凹槽、第一通孔、通孔反射结构一一对应。

6、进一步地，通过通孔反射结构在导电基板所在平面上的垂直投影覆盖凹槽在导电基板所在平面上的垂直投影，且通孔反射结构与金属反射层在导电基板所在平面上的垂直投影的边缘区域重叠，确保有源区发出的光在通孔处能被通孔反射结构所反射，最终从出光侧发出，进一步提高芯片的光提取效率。

7、进一步地，通过设置通孔反射结构和金属反射层在导电基板所在平面上的垂直投影覆盖有源区在导电基板所在平面上的垂直投影，确保有源区发出的光能够被通孔反射结构和金属反射层所反射，进一步提高芯片的光提取效率。

8、进一步地，通过设置通孔反射结构包括第一反射镜和第一保护层，第一反射镜通过第一通孔与第一型半导体层形成接触，第一保护层覆盖第一反射镜的裸露面，第一保护层能够进一步阻挡金属键合层的金属材料扩散至通孔与第一反射镜形成合金，或渗透至第一反射镜表面，影响通孔反射结构的反射效果。

9、本发明所提供的一种通孔型垂直结构LED芯片的制作方法，在实现上述LED芯片的有益效果的同时，其工艺制作简单、便捷，便于生产化。

附图说明

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中通孔型垂直结构LED芯片在使用银为高反射率金属、锡为金属键合层后的SEM图像；

图2为现有技术中通孔型垂直结构LED芯片在使用银为高反射率金属、锡为金属键合层后的FIB图像；

图3至图4为本发明实施例所提供的一种通孔型垂直结构LED芯片的结构示意图；

图5为本发明实施例所提供的一种通孔型垂直结构LED芯片在使用银为第一反射镜、锡为金属键合层后的SEM图像；

图6至图7为本发明实施例所提供的另一种通孔型垂直结构LED芯片的结构示意图；

图8至图22为本发明实施例提供的一种通孔型垂直结构LED芯片的制作方法各步骤对应的结构示意图。

图中符号说明：

01、生长衬底；A、第一通孔；B、第二通孔；

1、导电基板；2、外延叠层；21、第一型半导体层；22、有源区；23、第二型半导体层；24、凹槽；25、发光台面；3、绝缘层；4、金属反射层；41、第二反射镜；42、第二保护层；5、传导层；6、通孔反射结构；61、第一反射镜；62、第一保护层；7、防扩散结构；71、防扩散层；72、介质膜层；8、金属键合层；81、黏附层；82、金属阻挡层；9、钝化层。

具体实施方式

为本发明的内容更加清晰，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本申请结合示意图进行详细描述，在详述本申请实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本申请保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

正如背景技术部分所述，在通孔型垂直结构LED芯片的通孔内填充高反射率金属，使有源区产生的光在通孔处也可以得到很好的反射，来提高芯片的光提取效率，进而提升通孔型垂直结构LED芯片的亮度。但是，在键合过程中金属键合层的金属其在熔点以上时很容易迁移，会在高温高压的环境下突破阻挡层的阻挡作用扩散迁移至通孔，与通孔内的高反射率金属形成合金或渗透到高反射率金属的表面(比如高反射率金属与第一型半导体层的接触界面)，从而影响通孔内高反射率金属的反射效果。

发明人研究发现，通孔型垂直结构LED芯片的高反射率金属为金，金属键合层包括锡时，锡会扩散至通孔与金形成金-锡合金，从而降低金的反射率；当高反射率金属为银或铝，金属键合层包括铟时，铟扩散至通孔渗透至银或者铝的表面，因铟的反射率比较低同样也影响银或铝的反射率。

现有的通孔型垂直结构LED芯片，使用高反射率金属为银，锡为金属键合层时，具体可参考图1所示的SEM(扫描电子显微镜，Scanning Electronic Microscopy)图像及图2所示的FIB(聚焦粒离子束，Focused Ion beam)图像，如图1所示的SEM图像，通过扫描电子显微镜进行观察，显微镜发出的光打到LED芯片表面(即出光面)，可以看到LED芯片表面的明暗区域，圆圈外为有源区发光区域，较为明亮；圆圈为通孔内高反射率金属对应的反射区域，明显较暗，因锡扩散到通孔，与银形成银-锡合金，降低了银的反射率,使发出的光被吸收无法反射；如图2所示的FIB图像，红框部分示意了在高反射率金属银与第一型半导体层的接触界面存在着锡金属，说明锡扩散到了高反射率金属银与第一型半导体层的接触界面。如此，不仅降低LED芯片反射层的反射率，影响芯片的光提取效率，键合金属还有可能会扩散至芯片的四周，影响LED的可靠性和稳定性。

有鉴于此，本申请实施例提供了一种通孔型垂直结构LED芯片，如图3至图4所示，包括：

导电基板1；

设置于导电基板1一侧的金属键合层8、防扩散结构7、通孔反射结构6、金属反射层4、传导层5、绝缘层3以及外延叠层2；其中，防扩散结构7用于防止金属键合层8的金属材料扩散至通孔反射结构6；外延叠层2至少包括沿第一方向依次堆叠的第二型半导体层23、有源区22以及第一型半导体层21，且外延叠层2朝向导电基板1的一侧表面设有向第一型半导体层21延伸的凹槽24，并显露第一型半导体层21的部分表面；第一方向垂直于导电基板1，并由导电基板1指向外延叠层2；

金属反射层4设置于第二型半导体层23背离有源区22的一侧表面，且在传导层5设置于金属反射层4背离第二型半导体层23的一侧表面；

绝缘层3设置于外延叠层2朝向导电基板1的一侧，并覆盖传导层5、金属反射层4及外延叠层2的裸露面，且绝缘层3延伸至凹槽24的侧壁形并裸露凹槽24的底部成第一通孔A；绝缘层3具有通过裸露传导层5的部分表面而用于外部电连接的开口；

通孔反射结构6设置于绝缘层3背离外延叠层2一侧的部分表面，并延伸至第一通孔A与第一型半导体层21形成接触；防扩散结构7设置于绝缘层3背离传导层5的一侧，并覆盖通孔反射结构6的裸露面；

金属键合层8层叠于防扩散结构7背离外延叠层2的一侧表面，并通过防扩散结构7、通孔反射结构6与第一型半导体层21形成电连接，且导电基板1层叠于金属键合层8背离外延叠层2的一侧表面。

需要说明的是，本实施例中，通孔反射结构6通过绝缘层3与传导层5、金属反射层4、第二型半导体层23及有源区22绝缘设置，防扩散结构7通过绝缘层3与传导层5绝缘设置；且本实施例中传导层5可为第二型半导体层23提供电流扩展。

还需要说明的是，本实施例中，第一型半导体层21背离有源区22的一侧为出光侧，金属反射层4用于反射有源区22发出的光，通孔反射结构6确保有源区发22出的光在通孔A处能被通孔反射结构6所反射，具体参考图3所示，图中虚线和箭头为有源区22发出的光照射到通孔反射结构6的表面且皆能被通孔反射结构6所反射，最终从出光侧发出。

可选的，本实施例中，防扩散结构7包括防扩散层71和介质膜层72，防扩散层71覆盖通孔反射结构6及绝缘层3的裸露面，介质膜层72设置于防扩散层71背离通孔反射结构6一侧的部分表面，且介质膜层72在导电基板1所在平面上的垂直投影覆盖通孔反射结构6在导电基板1所在平面上的垂直投影；金属键合层8覆盖介质膜层72的裸露面，并与防扩散层71形成接触。

可选的，本实施例中，防扩散层71包括金层或含有金层的金属堆叠结构。

可选的，本实施例中，防扩散层71包括金层或金层与镍层、钛层、铂层及铬层中的一种或多种堆叠。

可选的，本实施例中，防扩散层71中金层的总厚度范围为0A-10000A，不包括端点值。

可选的，本实施例中，介质膜层72的材料在空间结构中的原子间距小于金属键合层8的金属材料的原子尺寸，且介质膜层72的热膨胀系数范围为0.3*10

需要说明的是，本实施例中热膨胀系数是指材料在受到加热时，材料发生形变的大小，系数越小越不容易发生形变，系数越大越容易发生形变。

可选的，本实施例中，介质膜层72的厚度范围为1000A-5000A，不包括端点值。

可选的，本实施例中，介质膜层72包括但不限于二氧化硅、氮化硅、氧化铝、氟化镁、二氧化钛中的一种或多种交替层叠组成，交替层叠的对数为1-5组。

可选的，本实施例中，通孔反射结构6在导电基板1所在平面上的垂直投影覆盖凹槽24在导电基板1所在平面上的垂直投影，且通孔反射结构6与金属反射层4在导电基板1所在平面上的垂直投影的边缘区域重叠。

可选的，本实施例中，通孔反射结构6和金属反射层4在导电基板1所在平面上的垂直投影覆盖有源区22在导电基板1所在平面上的垂直投影。

可选的，本实施例中，通孔反射结构6包括第一反射镜61和第一保护层62，第一反射镜61通过第一通孔A与第一型半导体层21形成接触，第一保护层62覆盖第一反射镜61的裸露面。

可选的，本实施例中，第一反射镜61为高反射率的金属材质，包括但不限于金、银、铝、镁中的一种或多种堆叠。

可选的，本实施例中，第一保护层62包括但不限于镍、钛、钛-钨合金、铂、铬中的一种或多种堆叠。

可选的，本实施例中，金属键合层8包括但不限于镍、锡、金、铟中的一种或多种合金。

可选的，在本申请的一具体实施例中，第一反射镜61为银，金属键合层8为锡，防扩散层71为金层，介质膜层72为二氧化硅,具体的，如图5所示的SEM图像，通过扫描电子显微镜进行观察，显微镜发出的光打到LED芯片表面，圆圈外为有源区22的发光区域，圆圈内为通孔反射结构6对应的反射区域，两区域皆呈明亮效果，说明键合过程中锡被防扩散结构7所阻挡，没有扩散至通孔反射结构6影响反射效果。键合时锡在达到熔点时扩散(锡熔点为232℃，键合温度范围为230-300℃)，扩散至介质膜层72时，锡会被二氧化硅阻挡，二氧化硅的热膨胀系数为0.5*10

可选的，本实施例中，金属反射层4包括第二反射镜41和第二保护层42，第二反射镜41设置于第二型半导体层23背离有源区22的一侧表面，第二保护层42覆盖第二反射镜41的裸露面。

可选的，本实施例中，第二反射镜41为高反射率的金属材质，包括但不限于金、银、铝、镁中的一种或多种堆叠。

可选的，本实施例中，第二保护层42包括但不限于镍、钛、钛-钨合金、铂、铬中的一种或多种堆叠。

需要说明的是，本实施例中，不限制金属反射层4与通孔反射结构6的具体材料，金属反射层4与通孔反射结构6的制备材料可以一样也可以不一样，可根据实际需要设置。

可选的，本实施例中，金属键合层8与防扩散结构7之间还包括层叠的黏附层81和金属阻挡层82，黏附层81与防扩散结构7接触，金属阻挡层82与金属键合层8接触。

可选的，本实施例中，黏附层81包括但不限于镍、钛、铂、铬中的一种或多种。

可选的，本实施例中，金属阻挡层82包括金层或含有金层的金属堆叠结构。

可选的，本实施例中，金属阻挡层82包括金层或金层与镍层、钛层、铂层及铬层中的一种或多种堆叠。

需要说明的是，本实施例中，不限制金属阻挡层82与防扩散层71的具体材料，金属阻挡层82与防扩散层71的制备材料可以一样也可以不一样，可根据实际需要设置。

可选的，本实施例中，绝缘层3用于电流阻挡和绝缘保护，绝缘层3包括但不限于二氧化硅、氧化铝、氮化硅、氟化镁、二氧化锆、二氧化钛、三氧化二镓、二氧化锡中的一种或多种。

可选的，本实施例中，还包括钝化层9，钝化层9覆盖第一型半导体层21的裸露面，并延伸至外延叠层2的侧壁。

需要说明的是，本实施例中不作限定第一型半导体层21和第二型半导体层23的具体掺杂类型，第一型半导体层21与第二型半导体层23的掺杂类型相反，第一型半导体层21可以是P型半导体层也可以是N型半导体层，N型半导体层和P型半导体层材料可以为GaN。

可选的，在本申请的另一个实施例中，凹槽24的个数为M，M为正整数，且M大于等于1，第一通孔A的个数为N，通孔反射结构6的个数为Q，则M＝N＝Q，凹槽24、第一通孔A、通孔反射结构6一一对应。

具体的，在本申请的一个实施例中，如图6至图7所示，外延叠层2朝向导电基板1的一侧表面设有向第一型半导体层21延伸的多个凹槽24，并显露第一型半导体层21的部分表面；绝缘层3设置于外延叠层2朝向导电基板1的一侧，并覆盖传导层5、金属反射层4及外延叠层2的裸露面，且绝缘层3延伸至各凹槽24的侧壁形成多个第一通孔A；通孔反射结构6设置于绝缘层3背离外延叠层2一侧的部分表面，并延伸至各第一通孔A与第一型半导体层21形成接触；防扩散结构7设置于绝缘层3背离传导层5的一侧，并覆盖各通孔反射结构6的裸露面。

可选的，本实施例中，介质膜层72包括第二通孔B，第二通孔B的个数为E，E为正整数，且E大于等于2，金属键合层8通过各第二通孔B与防扩散层71形成接触。

本发明实施例还提供了一种通孔型垂直结构LED芯片的制作方法，用于制作上述任一项的通孔型垂直结构LED芯片，制作方法包括以下步骤：

S01、如图8所示，提供一生长衬底01；

S02、如图9所示，在生长衬底01的一侧表面形成外延叠层2，外延叠层2包括沿生长方向依次堆叠的第一型半导体层21、有源区22以及第二型半导体层23；

S03、如图10所示，在外延叠层2形成凹槽24及发光台面25，凹槽24裸露第一型半导体层21的部分表面；

S04、如图11所示，沉积绝缘层3，绝缘层3覆盖外延叠层2的表面、凹槽24的侧壁及其底部，并图形化绝缘层3使其裸露发光台面25的部分表面；

S05、如图12所示，在发光台面25的裸露面形成金属反射层4；

S06、如图13所示，制作传导层5，传导层5覆盖金属反射层4的表面，并延伸至绝缘层3的部分表面；

S07、如图14所示，再次沉积绝缘层3，使其包覆传导层5、金属反射层4及外延叠层2的裸露面，并图形化绝缘层3使其裸露凹槽24的底部形成第一通孔A；

S08、如图15所示，制作通孔反射结构6，其设置于绝缘层3的部分表面，并延伸至第一通孔A与第一型半导体层21形成接触；

S09、如图16所示，制作防扩散结构7，防扩散结构7设置于绝缘层3的表面，并覆盖通孔反射结构6的裸露面；

S10、如图17所示，蒸镀金属键合层8，金属键合层8层叠于防扩散结构7的表面；

S11、如图18所示，通过键合工艺，将步骤S10所形成的芯片结构固定于导电基板1，且导电基板1形成于金属键合层8背离外延叠层2的一侧表面；

S12、如图19所示，剥离生长衬底01，露出第一型半导体层21；

S13、如图20所示，蚀刻部分外延叠层2，使绝缘层3具有裸露面；

S14、如图21所示，沉积钝化层9，钝化层9覆盖第一型半导体层21的裸露面，并延伸至外延叠层2的侧壁及绝缘层3的表面；

S15、如图22所示，通过光刻及刻蚀图形化钝化层9及绝缘层3，形成具有通过裸露传导层5的部分表面而用于外部电连接的开口；

防扩散结构7用于防止金属键合层8的金属材料扩散至通孔反射结构6；

金属键合层8通过防扩散结构7、通孔反射结构6与第一型半导体层21形成电连接。

需要说明的是，本实施例中，通孔反射结构6通过绝缘层3与传导层5、金属反射层4、第二型半导体层23及有源区22绝缘设置，防扩散结构7通过绝缘层3与传导层5绝缘设置；且本实施例中传导层5可为第二型半导体层23提供电流扩展。

还需要说明的是，本实施例中，第一型半导体层21背离有源区22的一侧为出光侧，金属反射层4用于反射有源区22发出的光，通孔反射结构6确保有源区发22出的光在通孔A处能被通孔反射结构6所反射，具体的参考图22所示，图中虚线和箭头为有源区22发出的光照射到通孔反射结构6的表面且皆能被通孔反射结构6所反射，最终从出光侧发出。

可选的，本实施例中，在步骤S03中，形成凹槽24具体包括：通过匀胶、曝光、显影工艺，将光刻版上的通孔复制到光刻胶上，然后通过干法刻蚀将图形转移到外延叠层2上。

可选的，本实施例中，在步骤S03中，通过I CP形成凹槽24，刻蚀气体为CL

可选的，本实施例中，在步骤S05中，形成金属反射层4，具体包括：

先通过匀负胶，曝光和显影工艺，采用湿法蚀刻或者干法刻蚀对绝缘层3进行图形化；

或，先通过匀负胶，曝光和显影工艺，采用BOE腐蚀溶液刻蚀或者I CP刻蚀对绝缘层3进行图形化；

对外延片不进行去胶，再通过蒸镀或者溅射工艺，制备金属反射层4。

可选的，本实施例中，在步骤S08中，通过光刻技术及蒸镀工艺形成通孔反射结构6。

可选的，本实施例中，在步骤S10中，通过激光剥离或者化学腐蚀，剥离生长衬底01。

可选的，本实施例中，防扩散结构7包括防扩散层71和介质膜层72，防扩散层71覆盖通孔反射结构6及绝缘层3的裸露面，介质膜层72设置于防扩散层71背离通孔反射结构6一侧的部分表面，且介质膜层72在导电基板1所在平面上的垂直投影覆盖通孔反射结构6在导电基板1所在平面上的垂直投影；金属键合层8覆盖介质膜层72的裸露面，并与防扩散层71形成接触。

可选的，本实施例中，防扩散层71包括金层或含有金层的金属堆叠结构。

可选的，本实施例中，防扩散层71包括金层或金层与镍层、钛层、铂层及铬层中的一种或多种堆叠。

可选的，本实施例中，防扩散层71中金层的总厚度范围为0A-10000A，不包括端点值。

可选的，本实施例中，介质膜层72的材料在空间结构中的原子间距小于金属键合层8的金属材料的原子尺寸，且介质膜层72的热膨胀系数范围为0.3*10

需要说明的是，本实施例中热膨胀系数是指材料在受到加热时，材料发生形变的大小，系数越小越不容易发生形变，系数越大越容易发生形变。

可选的，本实施例中，介质膜层72的厚度范围为1000A-5000A，不包括端点值。

可选的，本实施例中，介质膜层72包括但不限于二氧化硅、氮化硅、氧化铝、氟化镁、二氧化钛中的一种或多种交替层叠组成，交替层叠的对数为1-5组。

可选的，本实施例中，通孔反射结构6在导电基板1所在平面上的垂直投影覆盖凹槽24在导电基板1所在平面上的垂直投影，且通孔反射结构6与金属反射层4在导电基板1所在平面上的垂直投影的边缘区域重叠。

可选的，本实施例中，通孔反射结构6和金属反射层4在导电基板1所在平面上的垂直投影覆盖有源区22在导电基板1所在平面上的垂直投影。

可选的，本实施例中，通孔反射结构6包括第一反射镜61和第一保护层62，第一反射镜61通过第一通孔A与第一型半导体层21形成接触，第一保护层62覆盖第一反射镜61的裸露面。

可选的，本实施例中，第一反射镜61为高反射率的金属材质，包括但不限于金、银、铝、镁中的一种或多种堆叠。

可选的，本实施例中，第一保护层62包括但不限于镍、钛、钛-钨合金、铂、铬中的一种或多种堆叠。

可选的，本实施例中，金属键合层8包括但不限于镍、锡、金、铟中的一种或多种合金。

可选的，在本申请的一具体实施例中，第一反射镜61为银，金属键合层8为锡，防扩散层71为金层，介质膜层72为二氧化硅,具体的，如图5所示的SEM图像，通过扫描电子显微镜进行观察，显微镜发出的光打到LED芯片表面，圆圈外为有源区22的发光区域，圆圈内为通孔反射结构6对应的反射区域，两区域皆呈明亮效果，说明键合过程中锡被防扩散结构7所阻挡，没有扩散至通孔反射结构6影响反射效果。键合时锡在达到熔点时扩散(锡熔点为232℃，键合温度范围为230-300℃)，扩散至介质膜层72时，锡会被二氧化硅阻挡，二氧化硅的热膨胀系数为0.5*10

可选的，本实施例中，金属反射层4包括第二反射镜41和第二保护层42，第二反射镜41设置于第二型半导体层23背离有源区22的一侧表面，第二保护层42覆盖第二反射镜41的裸露面。

可选的，本实施例中，第二反射镜41为高反射率的金属材质，包括但不限于金、银、铝、镁中的一种或多种堆叠。

可选的，本实施例中，第二保护层42包括但不限于镍、钛、钛-钨合金、铂、铬中的一种或多种堆叠。

需要说明的是，本实施例中，不限制金属反射层4与通孔反射结构6的具体材料，金属反射层4与通孔反射结构6的制备材料可以一样也可以不一样，可根据实际需要设置。

可选的，本实施例中，金属键合层8与防扩散结构7之间还包括层叠的黏附层81和金属阻挡层82，黏附层81与防扩散结构7接触，金属阻挡层82与金属键合层8接触。

可选的，本实施例中，黏附层81包括但不限于镍、钛、铂、铬中的一种或多种。

可选的，本实施例中，金属阻挡层82包括金层或含有金层的金属堆叠结构。

可选的，本实施例中，金属阻挡层82包括金层或金层与镍层、钛层、铂层及铬层中的一种或多种堆叠。

需要说明的是，本实施例中，不限制金属阻挡层82与防扩散层71的具体材料，金属阻挡层82与防扩散层71的制备材料可以一样也可以不一样，可根据实际需要设置。

可选的，本实施例中，绝缘层3用于电流阻挡和绝缘保护，绝缘层3包括但不限于二氧化硅、氧化铝、氮化硅、氟化镁、二氧化锆、二氧化钛、三氧化二镓、二氧化锡中的一种或多种。

需要说明的是，本实施例中不作限定第一型半导体层21和第二型半导体层23的具体掺杂类型，第一型半导体层21与第二型半导体层23的掺杂类型相反，第一型半导体层21可以是P型半导体层也可以是N型半导体层，N型半导体层和P型半导体层材料可以为GaN。

可选的，在本申请的另一个实施例中，凹槽24的个数为M，M为正整数，且M大于等于1，第一通孔A的个数为N，通孔反射结构6的个数为Q，则M＝N＝Q，凹槽24、第一通孔A、通孔反射结构6一一对应。

具体的，在本申请的一个实施例中，参考图6至图7所示，外延叠层2朝向导电基板1的一侧表面设有向第一型半导体层21延伸的多个凹槽24，并显露第一型半导体层21的部分表面；绝缘层3设置于外延叠层2朝向导电基板1的一侧，并覆盖传导层5、金属反射层4及外延叠层2的裸露面，且绝缘层3延伸至各凹槽24的侧壁形成多个第一通孔A；通孔反射结构6设置于绝缘层3背离外延叠层2一侧的部分表面，并延伸至各第一通孔A与第一型半导体层21形成接触；防扩散结构7设置于绝缘层3背离传导层5的一侧，并覆盖各通孔反射结构6的裸露面。

可选的，本实施例中，介质膜层72包括第二通孔B，第二通孔B的个数为E，E为正整数，且E大于等于2，金属键合层8通过各第二通孔B与防扩散层71形成接触。

综上所述，经由上述的技术方案，从而达到如下效果：

1、本实施例所提供的一种通孔型垂直结构LED芯片，通过在导电基板一侧设置金属键合层、防扩散结构、通孔反射结构、金属反射层、传导层、绝缘层以及外延叠层；其中，防扩散结构用于防止金属键合层的金属材料扩散至通孔反射结构与通孔反射结构形成合金或渗透到通孔反射结构的表面，而影响通孔反射结构的反射效果及产品的稳定性，可用来提高芯片的光提取效率及产品的可靠性，进而提升通孔型垂直结构LED芯片的亮度及可靠性。

2、进一步地，通过设置防扩散结构包括防扩散层和介质膜层，防扩散层覆盖通孔反射结构及绝缘层的裸露面，介质膜层设置于防扩散层背离通孔反射结构一侧的部分表面，防扩散层一方面防止金属键合层的金属材料扩散至通孔反射结构影响反射效果，一方面也起到了第一型半导体层电流扩展的作用，而介质膜层在导电基板所在平面上的垂直投影覆盖通孔反射结构在导电基板所在平面上的垂直投影，可进一步阻挡金属材料的扩散，提高芯片的光提取效率及产品的可靠性。

3、进一步地，通过设置防扩散层包括金层或含有金层的金属堆叠结构，金可以与金属键合层扩散过来的金属材料发生反应，形成合金，以达到阻挡效果。

4、进一步地，通过设置介质膜层的材料在空间结构中的原子间距小于金属键合层的金属材料的原子尺寸，且介质膜层的热膨胀系数范围为0.3*10

5、进一步地，通过设置凹槽的个数为M，M为正整数，且M大于等于1，第一通孔的个数为N，通孔反射结构的个数为Q，则M＝N＝Q，不限制凹槽的数量，可根据实际需要设置，且在各凹槽内设置第一通孔，并在各第一通孔内设置通孔反射结构，使凹槽、第一通孔、通孔反射结构一一对应。

6、进一步地，通过设置介质膜层包括第二通孔，第二通孔的个数为E，E为正整数，且E大于等于2，金属键合层通过各第二通孔与防扩散层形成接触，介质膜层可设置多个第二通孔，除了使形成金属键合层时键合面实现等高，避免芯片与导电基板键合时产生键合空洞，导致应力失配、热量聚集及电流分布不均匀等问题之外，特别是通孔反射结构为多个时，介质膜层的多个第二通孔结合防扩散层形成点阵注入式和电流扩展式将电流注入各通孔反射结构扩散至发光区，避免电流拥挤，使电流可以均匀分布，进而使通孔型垂直结构LED芯片均匀出光。

7、进一步地，通过通孔反射结构在导电基板所在平面上的垂直投影覆盖凹槽在导电基板所在平面上的垂直投影，且通孔反射结构与金属反射层在导电基板所在平面上的垂直投影的边缘区域重叠，确保有源区发出的光在通孔处能被通孔反射结构所反射，最终从出光侧发出，进一步提高芯片的光提取效率。

8、进一步地，通过设置通孔反射结构和金属反射层在导电基板所在平面上的垂直投影覆盖有源区在导电基板所在平面上的垂直投影，确保有源区发出的光能够被通孔反射结构和金属反射层所反射，进一步提高芯片的光提取效率。

9、进一步地，通过设置通孔反射结构包括第一反射镜和第一保护层，第一反射镜通过第一通孔与第一型半导体层形成接触，第一保护层覆盖第一反射镜的裸露面，第一保护层能够进一步阻挡金属键合层的金属材料扩散至通孔与第一反射镜形成合金，或渗透至第一反射镜表面，影响通孔反射结构的反射效果。

10、进一步地，通过设置金属反射层包括第二反射镜和第二保护层，第二反射镜设置于第二型半导体层背离有源区的一侧表面，第二保护层覆盖第二反射镜的裸露面，第二保护层既能够阻挡金属键合层的金属材料扩散至第二反射镜影响金属反射层的反射效果，还能阻挡金属键合层的金属材料扩散至有源区，避免有源区形成非辐射复合中心，导致可靠性降低的问题。

11、进一步地，通过设置金属键合层与防扩散结构之间还包括层叠的黏附层和金属阻挡层，金属阻挡层进一步阻挡金属键合层的金属材料扩散至通孔，影响通孔反射结构的反射效果。

12、本实施例所提供的一种通孔型垂直结构LED芯片的制作方法，在实现上述LED芯片的有益效果的同时，其工艺制作简单、便捷，便于生产化。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。