平面高压串联led集成芯片及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种平面高压串联LED集成芯片及其制造方法。
【背景技术】
[0002]现有常见的LED单芯片的P型电极与N型电极分别位于P型外延层顶部的透光导电层及N型外延层上，二者不在同一个平面内，即非平面LED芯片。非平面LED芯片在打线时容易造成金属导线断裂，产品良率低；目前普遍使用在衬底上生成图形的方式来提高底部反射光，即图形化衬底(Patterned Sapphire Substrate，简称PSS)技术，使得LED芯片的制造成本尚。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构合理、成本低、便于连接、光反射率高的平面高压串联LED集成芯片。
[0004]另外，本发明还提供一种该平面高压串联LED集成芯片的制造方法。
[0005]本发明的平面高压串联LED集成芯片所采用的技术方案是:本发明的平面高压串联LED集成芯片包括LED外延片，所述LED外延片包括蓝宝石衬底、依次位于所述蓝宝石衬底正面的缓冲层、N型外延层、量子阱发光层、P型外延层、透光导电层，所述LED外延片上形成若干个串联的LED器件，每个所述LED器件的四周均设有蚀刻形成的阶梯孔，所述阶梯孔的第一阶梯深入到所述N型外延层内，所述阶梯孔的第二阶梯深入到所述蓝宝石衬底的上表面形成隔离槽，以将相邻不同电位的LED器件电隔离，每个所述LED器件于所述透光导电层上均设有一个P型内电极，所述阶梯孔及所述透光导电层的外露表面覆盖氮化硅层，所述氮化硅层的外表面覆盖旋涂玻璃层，所述旋涂玻璃层将所述阶梯孔填平，所述旋涂玻璃层的上表面与所述透光导电层的上表面平行，每个所述LED器件均包括分别穿过所述旋涂玻璃层及所述氮化硅层的P+电极、N-电极，所述P+电极与所述P型内电极相接触电性连接，所述N-电极与所述N型外延层相接触电性连接，所述旋涂玻璃层上设有若干个分离的金属连接层及阳极接点、阴极接点，所述金属连接层将一个所述LED器件的所述N-电极及与其相邻的另一个所述LED器件的所述P+电极相电连接，以使所述LED器件形成串联电路，所述阳极接点与串联电路中首个所述LED器件的所述P+电极相电连接，所述阴极接点与串联电路中末端所述LED器件的所述N-电极相电连接，所述蓝宝石衬底背面设有背金层O
[0006]所述N型外延层是GaN外延层，所述P型外延层包括P型AlGaN外延层和P型GaN外延层，所述量子阱发光层是InGaN/GaN量子阱，所述透光导电层是导电玻璃。
[0007]所述蓝宝石衬底的厚度为80?110微米；所述缓冲层的厚度为300±50埃；所述N型外延层的厚度为4.5±0.5微米，所述P型外延层的厚度为0.9±0.1微米；所述透光导电层的厚度为2400±250埃；所述氮化硅层的厚度为2000±200埃。
[0008]所述P型内电极自内向外由厚度2000±200埃的镍和厚度为100± 10埃的金构成；所述金属连接层自内向外由厚度为100±10埃的钛、厚度为1000±100埃的铝、厚度为100±10埃的钛以及厚度为1000±100埃的金构成；所述背金层自内向外依次由厚度为500 ±50埃的钛、厚度为1000 ± 100埃的镍、厚度为5000 ±500埃的银、厚度30000 ±3000埃的锡以及厚度为3000±300埃的银构成。
[0009]本发明的平面高压串联LED集成芯片的制造方法所采用的技术方案是:包括以下步骤:
[0010](a)形成LED外延片:采用化学气相沉积法形成LED外延片，所述LED外延片包括蓝宝石衬底、依次位于所述蓝宝石衬底正面的缓冲层、N型外延层、量子阱发光层、P型外延层、透光导电层；
[0011](b)形成P型内电极:在所述透光导电层的上表面覆盖第一光阻，在光刻机上进行光刻，形成P型电极槽；以蒸镀或溅射的方法在所述P型电极槽内沉积第一金属层，然后去除所述第一光阻，再进行退火处理，位于所述透光导电层上的所述第一金属层构成P型内电极；
[0012](c)形成阶梯孔的第一阶梯:在所述透光导电层及所述P型内电极上覆盖第二光阻，在光刻机上对位于周边的及位于所述P型内电极之间的所述LED外延片进行光刻，再用蚀刻工艺对所述透光导电层、所述P型外延层、所述量子阱发光层及所述N型外延层进行蚀亥IJ，形成第一阶梯孔，所述第一阶梯孔深入到所述N型外延层内；
[0013](d)形成阶梯孔的第二阶梯:在所述第一阶梯孔内覆盖第三光阻，在光刻机上对所述第一阶梯孔内对应的表面进行光刻，再用蚀刻工艺对所述N型外延层及所述缓冲层进行蚀刻，形成第二阶梯孔，所述第二阶梯孔深入到所述蓝宝石衬底的上表面，所述第一阶梯孔与所述第二阶梯孔共同构成阶梯孔，再去除所述第二光阻和所述第三光阻，所述阶梯孔的第二阶梯形成隔离槽；
[0014](e)形成氮化硅层:采用化学气相沉积法在所述阶梯孔、所述透光导电层及所述P型内电极的外露表面覆盖沉积氮化硅，形成带有阶梯孔状的氮化硅层；
[0015](f)形成旋涂玻璃层:在所述氮化硅层的外表面旋转涂布旋涂玻璃，加温硬化，再用干法回蚀的方法平坦化旋涂玻璃，形成旋涂玻璃层，所述旋涂玻璃层将所述阶梯孔填平，使所述旋涂玻璃层的上表面与所述P型内电极上覆盖的所述氮化硅层的上表面平齐；
[0016](g)形成电极的接触孔:在所述旋涂玻璃层的上表面覆盖第四光阻，在光刻机上进行光刻，再分别用湿法蚀刻工艺对所述旋涂玻璃层、干法蚀刻工艺对所述氮化硅层进行蚀刻，形成P+接触孔、N-接触孔，其中P+接触孔穿入所述氮化硅层并深入到所述P型内电极的上表面，与所述P型内电极对准，N-接触孔穿过位于所述阶梯孔内的所述旋涂玻璃层及所述氮化硅层并深入到所述第一阶梯孔的下表面，再去除所述第四光阻；
[0017](h)形成电极、金属连接层及接点:在整个芯片的上表面覆盖第五光阻，在光刻机上进行光刻，去除对应于P+接触孔、N-接触孔、阳极接点、阴极接点及金属连接层形成的光刻图形内的第五光阻；以蒸镀或溅射的方法在第五光阻未覆盖处沉积第二金属层，沉积的第二金属层填充满所述P+接触孔、所述N-接触孔分别形成P+电极、N-电极，使得所述P+电极与所述P型内电极相接触电性连接，所述N-电极与所述N型外延层相接触电性连接，高出所述旋涂玻璃层上表面的第二金属层分别形成金属连接层及阳极接点、阴极接点，使得金属连接层将一个LED器件的N-电极及与其相邻的另一个LED器件的P+电极相电连接，形成串联电路，阳极接点与串联电路中首个LED器件的P+电极相电连接，阴极接点与串联电路中末端LED器件的N-电极相电连接；然后去除剩余的所述第五光阻，再进行退火处理；
[0018](i)衬底减薄:对所述蓝宝石衬底进行减薄处理，使其厚度从300?500微米减为80?110微米；
[0019](j)形成背金层:在所述蓝宝石衬底的背面以蒸镀或溅射的方法沉积第三金属层，形成背金层。
[0020]进一步，所述N型外延层是GaN外延层，所述P型外延层包括P型AlGaN外延层和P型GaN外延层，所述量子阱发光层是InGaN/GaN量子阱，所述透光导电层是导电玻璃。
[0021]在所述步骤(a)?(h)中，所述蓝宝石衬底的厚度为300?500微米。
[0022]所述缓冲层的厚度为300 ±50埃；所述N型外延层的厚度为4.5±0.5微米，所述P型外延层的厚度为0.9±0.1微米；所述透光导电层的厚度为2400±250埃。
[0023]在所述步骤(C)中，所述第一阶梯孔深入到所述N型外延层内的深度是所述N型外延层总高度的三分之一；在所述步骤(e)中，所述氮化硅层的厚度为2000±200埃。
[0024]在所述步骤(b)中，所述第一金属层自内向外由厚度2000±200埃的镍和厚度为100±10埃的金构成；在所述步骤(h)中，所述第二金属层高出所述旋涂玻璃层上表面的部分自内向外由厚度为100± 10埃的钛