本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种led倒装芯片及其制造方法。
背景技术
传统的正装结构led芯片，p型gan掺杂困难导致空穴载流子浓度低下和不易长厚而导致电流不易扩散，当前普遍采用在p型gan表面制备超薄金属薄膜或ito薄膜的方法达到电流得均匀扩散。但是金属薄膜电极层要吸收部分光降低出光效率，如果厚度减薄反过来又限制电流扩散层在p型gan层表面实现均匀和可靠的电流扩散。ito透光率虽然高达90％，但电导率却不及金属，电流的扩散效果亦有限。而且这种结构的电极和引线做到出光面，工作时会挡住部分光线。因此，这种p型接触结构制约了led芯片的工作电流大小。另一方面，这种结构的pn结热量通过蓝宝石衬底导出，鉴于蓝宝石的导热系数很低，对大尺寸的功率型芯片来说导热路径较长，这种led芯片的热阻较大，工作电流也受到限制。
为了克服正装led芯片的这些不足，业界提出一种倒装led芯片(flipchip)结构，包括蓝宝石衬底、外延层和焊接层。在进行封装时首先制备具有适合共晶焊接的大尺寸倒装led芯片，同时制备相应尺寸的散热载基板，并在其上制作共晶焊接电极的金导电层和引出导电层，例如超声波金丝球焊点。然后，利用共晶焊接设备将大尺寸倒装led芯片与散热载基板通过超声波金丝球焊点焊接在一起。在这种结构中，光从蓝宝石衬底取出。由于光不从电流扩散层出射，这样不透光的电流扩散层可以加厚，可以均匀倒装led芯片的电流密度分布。同时这种结构还可以将pn结的热量直接通过金导电层或金属凸点导给热导系数比蓝宝石高3～5倍的硅衬底，散热效果更优；而且在pn结与p电极之间增加了一个光反射层，又消除了电极和引线的挡光，因此这种结构具有电、光、热等方面较优的特性。由于其兼顾出光效率高和散热性好的优点，目前国内外多家公司开始加大对倒装led芯片的研发投入。技术领域，具体涉及一种led倒装芯片及其制造方法。
目前，倒装led芯片的出光效率是一个制约因素，业界通常通过出光面的粗化提升出光效率。主要有两种方法：1、利用sic衬底芯片，使用衬底图形化的方法进行出光效率的提升；2、利用al2o3衬底和晶能光电使用si衬底制备的芯片，使用激光剥离技术结合湿法腐蚀(如koh)的方法进行出光面的粗化。存在难点主要有需要保护芯片正面结构、需要额外制备掩膜、工艺条件控制严格等，因此，难度系数较大。
倒装led芯片在pn结与p电极之间增加的光发射层为金属结构，依赖ag、al、rh等金属的高反射率完成量子阱层发射到芯片底部的光的反射，金属反射有很多缺点：每个光入射角度均存在不同程度的光吸收、反射率存在极限，例如反射镜反射率低于90％。因此，还是制约着倒装led芯片的质量。
技术实现要素：
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种led倒装芯片的制造方法，该制造方法可以提高倒装led芯片的出光效率，从而提升倒装led芯片的光电转换效率，还可以避免对芯片正面的影响，并降低制作成本。
本发明的另一目的在于提供一种led倒装芯片，该led倒装芯片具有较高的出光效率，散热效果好，具有较高的使用寿命和可靠性，结构简单，成本低。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种led倒装芯片的制造方法，包括如下步骤：
a、提供衬底，所述衬底为蓝宝石衬底，在所述衬底上依次形成n型氮化镓层、多量子阱层和p型氮化镓层；具体的，所述n型氮化镓层、量子阱层和p型氮化镓层可以采用mocvd/mbe分子束外延等生长方法依次形成。
b、在所述衬底表面上形成欧姆接触层，并进行图案化，暴露出所述p型氮化镓层；所述欧姆接触层的材料可以是ito(掺锡氧化铟)和/或azo(掺铝氧化锌)，可以通过溅射方式或者等离子辅助沉积方式形成。
c、在所述欧姆接触层上形成反射镜介质层，并进行图案化，暴露出所述p型氮化镓层和部分欧姆接触层；所述反射镜介质层的折射率在2.4以下，所述反射镜介质层的厚度可以为1nm-50μm。对反射镜介质层的图案化可以是使得与欧姆接触层在相同位置有着(基本)同样的开口，以及间隔这一开口形成另一开口，暴露出部分欧姆接触层。
d、形成反射镜金属层，所述反射镜金属层覆盖所述反射镜介质层和暴露出的欧姆接触层；所述反射镜金属层的厚度可以为50nm-10μm。所述反射镜金属层同样被图案化，形成与反射镜介质层和欧姆接触层位置大小(基本)相同的开口。同时在反射镜介质层的另一开口处与欧姆接触层相连接，以便实现电流的导通。而且所述反射镜金属层的边缘略内缩，暴露出反射镜介质层，从而使得之后形成的隔离层覆盖。
e、刻蚀暴露出的p型氮化镓层、量子阱层形成n电极接触孔；可采用icp/rie刻蚀设备。在量子阱层被刻蚀完全后，不可避免的，所述n型氮化镓层也会被刻蚀，因此，需要对刻蚀工艺进行把关以尽可能减少对n型氮化镓层的刻蚀。
f、形成隔离层，所述隔离层覆盖所述反射镜金属层及n电极接触孔的侧壁，所述隔离层暴露出覆盖所述欧姆接触层的反射镜金属层；所述隔离层的材料可以是氧化硅，经过pecvd，并结合光刻、boe刻蚀技术形成，从而达到保护刻蚀边框的作用。
g、在所述n电极接触孔中形成n电极，在覆盖暴露出的欧姆接触层的反射镜金属层上形成p电极；n电极与p电极用于与芯片基板键合。
h、对所述蓝宝石衬底背面进行减薄，并在所述蓝宝石衬底背面形成粗糙氧化铝层。所述粗糙氧化铝层的厚度为1nm-50μm，所述粗糙氧化铝层的表面粗糙度ra<0.4μm，可以采用cmp工艺减薄所述蓝宝石衬底。所述粗糙氧化铝层可以通过电子束、溅射或离子辅助沉积方式的一种形成，也可以是通过电子束、溅射或离子辅助沉积方式中的多种，分层形成。此外，所述粗糙氧化铝层可以是通过整个背面生长形成，或者是通过分区域生长形成。
优选的，所述步骤c中，反射镜介质层是采用离子束辅助沉积镀膜工艺形成的。本发明通过采用离子束辅助沉积镀膜工艺和负胶去除技术，形成的反射镜介质层可以提高倒装led芯片的出光效率。
优选的，所述反射镜介质层由交替层叠的二氧化硅薄膜和二氧化钛薄膜构成。本发明通过采用交替层叠的二氧化硅薄膜和二氧化钛薄膜作为反射镜介质层，可以提高倒装led芯片的出光效率。
优选的，所述步骤d中，反射镜金属层是采用等离子体增强化学气相沉积工艺形成的。本发明通过采用等离子体增强化学气相沉积工艺和负胶去除技术，形成的反射镜金属层可以提高倒装led芯片的出光效率，从而提升倒装led芯片的光电转换效率。
优选的，所述反射镜金属层的材质为ni/ag/ti/pt/au/w的组合，其厚度比为(4-8)：(0.5-1.5)：(2-6)：(0.02-0.06)：(0.04-0.08)：1。本发明通过采用ni/ag/ti/pt/au/w作为反射镜金属层，并严格控制各金属层的厚度比，可以提高倒装led芯片的出光效率，从而提升倒装led芯片的光电转换效率。
优选的，所述步骤e中，n电极接触孔是采用干法刻蚀工艺形成的。本发明通过采用干法刻蚀工艺，其刻蚀效果好。
优选的，所述步骤g中，n电极是采用电子束蒸镀或磁控溅射在所述n电极接触孔中沉积填充金属层形成的。本发明通过采用电子束蒸镀或磁控溅射的方式，使用负胶去除技术，形成的n电极导电效果好。
优选的，所述n电极的材质为cr/al/ti/pt/au/sn/ag的组合，其厚度比为(3-5)：(2-4)：1：(0.01-0.05)：(0.08-0.12)：(0.8-1.2)。本发明通过采用cr/al/ti/pt/au/sn/ag作为n电极，并严格控制各金属层的厚度比，其导电效果好，可以提高倒装led芯片的出光效率，从而提升倒装led芯片的光电转换效率。
优选的，所述p电极的材质为ni/au/cr/pt/au/sn/w的组合，其厚度比为(2-4)：(0.04-0.08)：(1-3)：(0.03-0.07)：(0.05-0.09)：1。本发明通过采用ni/au/cr/pt/au/sn/w作为p电极，并严格控制各金属层的厚度比，其导电效果好，可以提高倒装led芯片的出光效率，从而提升倒装led芯片的光电转换效率。
一种由上述所述的制造方法制得的led倒装芯片，所述led倒装芯片包括：
衬底，依次形成于所述衬底上的n型氮化镓层、量子阱层和p型氮化镓层；
形成于所述p型氮化镓层上的欧姆接触层；
形成于所述欧姆接触层上的反射镜介质层及反射镜金属层，所述反射镜金属层的一部分贯穿所述反射镜介质层与欧姆接触层相连接；
贯穿所述反射镜金属层、反射镜介质层、欧姆接触层、p型氮化镓层及量子阱层的n电极接触孔，n电极形成于所述第一电极接触孔中并与n型氮化镓层相连接；以及通过反射镜金属层与欧姆接触层相连接的p电极；
隔离层，所述隔离层覆盖所述反射镜金属层及n电极接触孔的侧壁，所述p电极贯穿所述隔离层。
本发明的有益效果在于：本发明的制造方法在衬底上形成有反射镜介质层和反射镜金属层，二者组合成反射镜。相比现有技术，在氮化镓与反射镜介质层全反射角外的入射光线可完成全反射，大大降低了反射镜对光的吸收比例，同时提高了反射镜全入射角度的平均反射率，提高了芯片的出光效率，大大提升了led芯片的光电转换效率。
本发明的制造方法在蓝宝石衬底的背面(即出光面)进行减薄后，形成了粗糙氧化铝层。相比现有技术，这一层表面粗糙的同衬底材料一致的氧化铝层，达到表面粗化提升出光效率的效果，也克服了现有技术中容易对正面产生影响、成本高等缺陷，因此制备成本低、工艺复杂程度低、易实现大规模量产。
本发明的制造方法可以提高倒装led芯片的出光效率，从而提升倒装led芯片的光电转换效率，还可以避免对芯片正面的影响，并降低制作成本。
本发明制得的led倒装芯片具有较高的出光效率，散热效果好，具有较高的使用寿命和可靠性，结构简单，成本低。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种led倒装芯片的制造方法，包括如下步骤：
a、提供衬底，所述衬底为蓝宝石衬底，在所述衬底上依次形成n型氮化镓层、多量子阱层和p型氮化镓层；
b、在所述衬底表面上形成欧姆接触层，并进行图案化，暴露出所述p型氮化镓层；
c、在所述欧姆接触层上形成反射镜介质层，并进行图案化，暴露出所述p型氮化镓层和部分欧姆接触层；
d、形成反射镜金属层，所述反射镜金属层覆盖所述反射镜介质层和暴露出的欧姆接触层；
e、刻蚀暴露出的p型氮化镓层、量子阱层形成n电极接触孔；
f、形成隔离层，所述隔离层覆盖所述反射镜金属层及n电极接触孔的侧壁，所述隔离层暴露出覆盖所述欧姆接触层的反射镜金属层；
g、在所述n电极接触孔中形成n电极，在覆盖暴露出的欧姆接触层的反射镜金属层上形成p电极；
h、对所述蓝宝石衬底背面进行减薄，并在所述蓝宝石衬底背面形成粗糙氧化铝层。
所述步骤c中，反射镜介质层是采用离子束辅助沉积镀膜工艺形成的。
所述反射镜介质层由交替层叠的二氧化硅薄膜和二氧化钛薄膜构成。
所述步骤d中，反射镜金属层是采用等离子体增强化学气相沉积工艺形成的。
所述反射镜金属层的材质为ni/ag/ti/pt/au/w的组合，其厚度比为4：0.5：2：0.02：0.04：1。
所述步骤e中，n电极接触孔是采用干法刻蚀工艺形成的。
所述步骤g中，n电极是采用电子束蒸镀或磁控溅射在所述n电极接触孔中沉积填充金属层形成的。
所述n电极的材质为cr/al/ti/pt/au/sn/ag的组合，其厚度比为3：2：1：0.01：0.08：0.8。
所述p电极的材质为ni/au/cr/pt/au/sn/w的组合，其厚度比为2：0.04：1：0.03：0.05：1。
一种由上述所述的制造方法制得的led倒装芯片，所述led倒装芯片包括：
衬底，依次形成于所述衬底上的n型氮化镓层、量子阱层和p型氮化镓层；
形成于所述p型氮化镓层上的欧姆接触层；
形成于所述欧姆接触层上的反射镜介质层及反射镜金属层，所述反射镜金属层的一部分贯穿所述反射镜介质层与欧姆接触层相连接；
贯穿所述反射镜金属层、反射镜介质层、欧姆接触层、p型氮化镓层及量子阱层的n电极接触孔，n电极形成于所述第一电极接触孔中并与n型氮化镓层相连接；以及通过反射镜金属层与欧姆接触层相连接的p电极；
隔离层，所述隔离层覆盖所述反射镜金属层及n电极接触孔的侧壁，所述p电极贯穿所述隔离层。
实施例2
本实施例与上述实施例1的不同之处在于：所述反射镜金属层的材质为ni/ag/ti/pt/au/w的组合，其厚度比为5：0.8：3：0.03：0.05：1。
所述n电极的材质为cr/al/ti/pt/au/sn/ag的组合，其厚度比为3.5：2.5：1：0.02：0.09：0.9。
所述p电极的材质为ni/au/cr/pt/au/sn/w的组合，其厚度比为2.5：0.05：1.5：0.04：0.06：1。
实施例3
本实施例与上述实施例1的不同之处在于：所述反射镜金属层的材质为ni/ag/ti/pt/au/w的组合，其厚度比为6：1：4：0.04：0.06：1。
所述n电极的材质为cr/al/ti/pt/au/sn/ag的组合，其厚度比为4：3：1：0.03：0.1：1。
所述p电极的材质为ni/au/cr/pt/au/sn/w的组合，其厚度比为3：0.06：2：0.05：0.07：1。
实施例4
本实施例与上述实施例1的不同之处在于：所述反射镜金属层的材质为ni/ag/ti/pt/au/w的组合，其厚度比为7：1.2：5：0.05：0.07：1。
所述n电极的材质为cr/al/ti/pt/au/sn/ag的组合，其厚度比为4.5：3.5：1：0.04：0.011：1.1。
所述p电极的材质为ni/au/cr/pt/au/sn/w的组合，其厚度比为3.5：0.07：2.5：0.06：0.08：1。
实施例5
本实施例与上述实施例1的不同之处在于：所述反射镜金属层的材质为ni/ag/ti/pt/au/w的组合，其厚度比为8：1.5：6：0.06：0.08：1。
所述n电极的材质为cr/al/ti/pt/au/sn/ag的组合，其厚度比为5：4：1：0.05：0.12：1.2。
所述p电极的材质为ni/au/cr/pt/au/sn/w的组合，其厚度比为4：0.08：3：0.07：0.09：1。
本发明的制造方法可以提高倒装led芯片的出光效率，从而提升倒装led芯片的光电转换效率，还可以避免对芯片正面的影响，并降低制作成本。
本发明制得的led倒装芯片具有较高的出光效率，散热效果好，具有较高的使用寿命和可靠性，结构简单，成本低。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。