专利名称：一种用于倒装的大功率led芯片的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于倒装的大功率LED芯片，属于LED芯片领域。
背景技术：
1998年Lumileds公司封装出世界上第一个大功率LED (Iff LUXOEN器件)，使LED器件在应用上有了一个崭新的突破，从以前的指示灯等低亮度的应用变成可以用于替代传统照明的新型固体光源，发起了人类史上继白炽灯发明之后又一场照明界的革命。IWLUXOEN器件使LED的功率从几十毫瓦一跃超过1000毫瓦，单个器件的光通量也从不到I个流明飞跃至十几个流明。大功率LED由于芯片的功率密度很高，这就需要LED器件的设计者和制造者必须在结构和材料等方面对散热系统进行优化设计。目前GaN基外延衬底材料有两大类:一类是以日本日亚化学为代表的蓝宝石；一类是美国CREE公司为代表的SiC衬底。传统的蓝宝石衬底GaN芯片结构，电极刚好位于芯片的出光面。在这种结构中，小部分P-GaN层和“发光”层被刻蚀，以便与下面的n-GaN层形成电接触。光从最上面的p_GaN层取出。ρ-GaN层有限的电导率要求在P-GaN层表面再沉淀一层电流扩散的金属层。这个电流扩散层由Ni和Au组成，会吸收部分光，从而降低芯片的出光效率。为了减少发射光的吸收，电流扩展层的厚度应减少到几百纳米。厚度的减少反过来又限制了电流扩散层在P-GaN层表面均匀和可靠地扩散大电流的能力。因此这种P型接触结构制约了 LED芯片的工作功率。同时这种结构pn结的热量通过蓝宝石衬底导出去，导热路径较长，由于蓝宝石的热导系数较金属低(为35W/mK)，因此，这种结构的LED芯片热阻会较大。此外,这种结构的P电极和引线也会挡住部分光线，所以，这种正装LED芯片的器件功率、出光效率和热性能均受限制。为了克服正装芯片的这些不足，目前很多公司想到了倒装芯片(Flip chip)结构。这种结构可以将pn结的热量直接导出，散热效果更优，更重要的是在这种结构中，光从衬底面取出，不必从电极侧取出，所以电极及其相应的结构对LED芯片从衬底面出光的工作效率不会产生任何影响，但是因光在各方向上都有的，在电极侧仍然会有光，所以，在专利CN200920130650.2中，通过在欧姆接触层上设置一反光镜，以此提高出光率，并同时通过增加欧姆接触层的厚度来增加提高电流扩散，增加电流扩散层的厚度越厚将直接阻挡光发射至反光镜及反光镜反射的光，如果把LED芯片的出光率提高到最高，是需要我们去深入研究的。
发明内容本实用新型的目的，公开了一种用于倒装的大功率LED芯片，如图1所示，其包括衬底、缓冲层、N型氮化镓、发光层、P型氮化镓、P型金属反射层、DBR布拉格反射镜层、N型电极、P N电极、Bond Pad焊垫，P型金属反射层直接制备于P型氮化镓之上，DBR布拉格反射镜层覆盖于P型金属反射层之上。本发明除电极部位，芯片电极面一侧其他部位均有DBR布拉格反射镜层，包括P型金属反射层上及侧壁，为制备N极的蚀刻区域的侧壁(MESA平台的侧壁)，P型氮化镓(9)上未镀到P型金属反射层处，及其他非电极区域。以此提高倒装芯片从衬底面的出光率。本发明蒸镀的DBR布拉格反射镜层的厚度控制在1.5μπι-2.5μπι之间，材料选自:Ta205、Zr02、A1203、Ti02、Si02中两种或三种交替蒸镀，周期为2-15个。本发明蒸镀的DBR布拉格反射镜层的厚度控制在2.0μπι，材料为Ti02、Si02两种交替蒸镀，周期为5-15个。本发明中DBR布拉格反射镜层可以蒸镀于图形化的芯片电极面一侧。本发明中所述的衬底选自:蓝宝石、碳化硅、硅。本发明用于倒装的大功率芯片的制备方法:A.取外延生长完的芯片进行蚀刻制备MESA平台，制备N极；B.在MESA平台上直接制备P型金属反射层；C.在P型金属反射层预留P电极位置，其他位置包括MESA平台侧壁、P型金属反射层侧壁均制备DBR布拉格反射镜层，同时MESA平台上未镀及P型金属反射层的部位也镀上DBR布拉格反射镜层；D.制备PN电极及Bond Pad焊垫。本发明中对倒装芯片电极侧通过直接在P型氮化镓上直接镀P型金属反射层，取代原ITO电流扩散层，用于增加电流扩散，同时提高电流的均匀性，并增加反射出光率，因工艺限制，P型金属反射层的覆盖面只能达到80%以上，本发明另一方面通过在P型金属反射层外面再制备一层DBR布拉格反射镜层，使反射覆盖率达99%以上，以此提高了原倒装芯片的出光率，同时因DBR布 拉格反射镜层不导电，用于取代S102层，保障N极不会出现短路现象，同时因S102层的反射率为80%左右，用DBR布拉格反射镜层取代S102层不但可以解决短路问题，同时也在原技术的基础上进一步提高了 LED芯片的出光率。
本实用新型中附图仅为了对本发明进一步解释，不得作为本实用新型发明范围的限制。图1用于倒装的大功率芯片剖面示意图I为衬底， 2为缓冲层， 3为N-氮化镓，4为DBR布拉格反射层，5为N电极， 6为PN电极， 7为Bond Pad焊垫，8为发光区，9为P-氮化镓，10为P型金属反射层
具体实施方式
本实用新型的实施例仅为对本发明进行解释，便于本领域普通技术人员能根据本发明内容实施本发明，不得作为本发明发明范围的限制。第一步取外延生长完的芯片进行蚀刻制备MESA平台，制备N极；第二步在MESA平台上直接制备P型金属反射层；第三步在P型金属反射层上预留P电极位置，其他位置包括MESA平台侧壁、P型金属反射层侧壁及P型氮化镓未镀及P型金属反射层处均制备DBR布拉格反射镜层，DBR布拉格反射镜层的厚度控制在2.0 μ m，材料为Ti02、Si02两种交替蒸镀，周期为10个。第四步制备PN电极及Bond Pad焊垫。[0024]本发明通过在电极侧P型氮化镓上直接制备P型金属反射层，取代现有工艺的ITO层，达到反射及电流扩散双重功能，同时在P型金属反射层上及P型氮化镓未镀及P型金属反射层，及P型金属反射层侧壁和MESA平台侧壁蒸镀制备DBR布拉格反射镜层，用于对电极侧方向上的光进行更有效的反射，以此进一步提高芯片的出光率，同时可取代了 S102层，用于保护N极，防止出现短路现象。综上所述本发明中公开的内容不得用于对本发明保护范围的文字解释的限制，任何本领域的技术人员，在本发明披露的技术方案基础上对本发明进行任何相同或等同技术内容的形式替换或更改均被视为属于本发明的技术方案内容，将落入本发明的保护范围。
权利要求1.一种用于倒装的大功率LED芯片，包括衬底(I)、缓冲层(2)、N型氮化镓(3)、发光层(8)、P型氮化镓(9)、P型金属反射层(10)、N型电极(5)、P N电极(6)、Bond Pad焊垫(7)，其特征在于，还包括DBR布拉格反射镜层(4),位于芯片电极面一侧,覆盖于P型金属反射层(10)上，P型金属反射层(10)在P型氮化镓(9)上,直接与P型氮化镓(9)接触。
2.如权利要求1所述的芯片，其特征在于除电极部位，N型电极(5)、PN电极(6)区域夕卜，芯片电极面一侧其他部位均有DBR布拉格反射镜层。
3.如权利要求1所述的芯片，其特征在于除电极部位，芯片电极面一侧其他部位均有DBR布拉格反射镜层，包括P型金属反射层上及侧壁，为制备N极的蚀刻区域的侧壁，P型氮化镓(9)上未镀到P型金属反射层处，及其他非电极区域。
4.如权利要求1-3任意一项所述的芯片，其特征在于DBR布拉格反射镜层的厚度为1.5-2.5 μ m 之间。
5.如权利要求4所述的芯片，其特征在于DBR布拉格反射镜层的厚度为2.0 μ m。
6.如权利要求1-3任意一项所述的芯片,其特征在于DBR布拉格反射镜层蒸镀于图形化的芯片电极面一侧。
专利摘要本实用新型公开了一种用于倒装的大功率LED芯片，属于LED芯片技术领域，所述的倒装芯片，包括衬底、缓冲层、N型氮化镓、发光层、P型氮化镓、P型金属反射层、N型电极、DBR 布拉格反射镜、P N电极、Bond Pad 焊垫，以此提高倒装芯片的亮度。
文档编号H01L33/46GK203026548SQ20122061498
公开日2013年6月26日 申请日期2012年11月20日 优先权日2012年11月20日
发明者庄文荣, 孙明 申请人:江苏汉莱科技有限公司