导电导热良好的倒装led芯片、及其led器件和制备方法

导电导热良好的倒装led芯片、及其led器件和制备方法
【专利摘要】本发明提供一种倒装LED芯片及其制备方法，包括外延衬底、P表面电极、N表面电极、叠加于外延衬底上表面的N型外延层、叠加于N型外延层上表面的发光层、叠加于发光层上表面的P型外延层，P型外延层其上开设有第一凹孔；在P型外延层上表面叠加有一P接触金属层，且P接触金属层的边缘与P型外延层的边缘之间留有空间；第一叠加结构上表面叠加有P阻挡保护层，P阻挡保护层下表面覆盖面积与P型外延层上表面面积一致；第二叠加结构其外露的表面设有绝缘层，其设有第一通孔和第二通孔；N表面电极通过第一通孔与N型外延层电连接，P表面电极通过第二通孔与P阻挡保护层电连接。本发明提供的倒装LED芯片导热导电能力好、且有利于提高出光效率。
【专利说明】导电导热良好的倒装LED芯片、及其LED器件和制备方法

【技术领域】
[0001] 本发明属于发光器件的制造领域，涉及一种发光二极管芯片的结构及其制造方 法，尤其涉及一种倒装结构的发光二极管芯片及其制造方法，以及含有该倒装LED芯片的 LED器件。

【背景技术】
[0002] 发光二极管（LED)光源具有高效率、长寿命、不含Hg等有害物质的优点。随着LED 技术的迅猛发展，LED的亮度、寿命等性能都得到了极大的提升，使得LED的应用领域越来 越广泛，从路灯等室外照明到装饰灯等市内照明，均纷纷使用或更换成LED作为光源。
[0003] 半导体照明行业内，一般将LED芯片的结构分成正装芯片结构、垂直芯片结构和 倒装芯片结构三类。与其它两种芯片结构相比，倒装芯片结构具有散热性能良好、出光效率 高、饱和电流高和制作成本适中等优点，已经受到各大LED芯片厂家的重视。在进行封装 时，倒装LED芯片直接通过表面凸点金属层与基板相连接，不需要金线连接，因此也被称为 无金线封装技术，具有耐大电流冲击和长期工作可靠性高等优点。
[0004] 现有制作倒装LED芯片的方法，如图1所示，一般需经过六个主要步骤。步骤一： 如图2-a所示，刻蚀外延衬底10上的部分P型外延层13、发光层12和N型外延层11以形 成台阶结构，一般采用ICP (Inductive Coupled Plasma)干法刻蚀，刻蚀掩膜采用光刻胶 或二氧化硅层。步骤二：如图2-b所示，在N型外延层11表面设置N接触金属层20,由电 子束蒸发工艺搭配光刻剥离工艺完成。步骤三：如图2-c所示，在P型外延层13表面设置 P接触金属层21，由电子束蒸发工艺搭配光刻腐蚀工艺完成。步骤四：如图2-d所示，在P 接触金属层21表面设置P阻挡保护层22,由电子束蒸发工艺搭配光刻腐蚀工艺完成，P阻 挡保护层用于阻挡P接触金属层的金属迁移。步骤五：如图2-e所示，在芯片表面制备具 有通孔的绝缘层23,绝缘层材料一般为Si02,由PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)等离子体增强化学气相沉积法搭配光刻腐蚀工艺完成。步骤六：如图2-f所 示，在绝缘层23表面设置表面电极层，P表面电极层24通过通孔与P阻挡保护层电连接，N 表面电极层25通过通孔与N接触金属层20电连接，一般由电子束蒸发工艺搭配光刻剥离 工艺完成。
[0005] 制作倒装LED芯片的现有方法，具有六个主要步骤，每个步骤都要使用一次光刻 工艺，由于制作工序繁多而导致生产成本偏高。而且，这样制得的倒装LED芯片，其P接触金 属层和P阻挡保护层均是由后工序在刻蚀呈台阶状的P型外延层13上制作的，由于光刻精 度的限制，不仅P接触金属层的覆盖面积远小于P型外延层的表面积，而且P阻挡保护层的 覆盖面积也小于P型外延层的表面积，这会使芯片的导电导热能力、出光效率都受到影响， 无法得到进一步提升。


【发明内容】

[0006] 本发明为弥补现有技术中存在的不足，第一方面提供一种导热导电能力好、且有 利于提高LED芯片出光效率的倒装LED芯片。
[0007] 本发明为达到其第一方面的目的，采用的技术方案如下：
[0008] 本发明提供一种倒装LED芯片，包括外延衬底、P表面电极、N表面电极、叠加于外 延衬底上表面的N型外延层、叠加于N型外延层上表面的发光层、叠加于发光层上表面的P 型外延层，所述P型外延层其上开设有第一凹孔，且第一凹孔向下贯穿过所述发光层并延 伸至所述N型外延层；在P型外延层上表面叠加有一 P接触金属层，且P接触金属层的边缘 与P型外延层的边缘之间留有空间，相互叠加的P型外延层和P接触金属层构成第一叠加 结构；所述第一叠加结构其上表面叠加有P阻挡保护层，且P阻挡保护层的下表面覆盖面积 与P型外延层的上表面面积一致；N型外延层、发光层、P型外延层、P接触金属层、及P阻挡 保护层依次叠加构成第二叠加结构，所述第二叠加结构其外露的表面设有绝缘层，且和所 述第一凹孔的底部位置相对应的绝缘层部分设有第一通孔，在和P阻挡保护层上表面对应 的绝缘层部分设有第二通孔；所述N表面电极通过所述第一通孔与N型外延层电连接，所述 P表面电极通过所述第二通孔与P阻挡保护层电连接。
[0009] 进一步的，P接触金属层的边缘与P型外延层的边缘的距离大于2 μ m。
[0010] 进一步的，N表面电极的边缘向下延伸至第一通孔的底部与所述N型外延层直接 接触以形成电连接。N表面电极层直接与N型外延层形成欧姆接触，省略了 N接触金属层， 使芯片结构更简单，降低了倒装LED芯片的物料成本和工艺成本。
[0011] 进一步的，所述第二叠加结构其边缘呈台阶状。
[0012] 本发明第二方面提供一种含有上文所述的倒装LED芯片的LED器件，所述LED器 件包括基板、及倒装安装于所述基板上的如上文所述的倒装LED芯片，基板上设有互相间 隔的P电极和N电极，所述倒装LED芯片其P表面电极和N表面电极分别对应地与基板上 的P电极和N电极连接。
[0013] 进一步的，所述基板其上设有贯穿基板上下表面的第三通孔和第四通孔，所述P 电极设于基板上表面且P电极由所述第三通孔延伸至基板下表面；所述N电极设于基板上 表面且N电极由所述第四通孔延伸至基板下表面；P电极和N电极二者位于基板上表面的 部分分别用于与倒装LED芯片的P表面电极和N表面电极连接，P电极和N电极二者位于 基板下表面的部分用于与外接器件连接。
[0014] 本发明第三方面提供另一种含有上文所述的倒装LED芯片的LED器件，所述LED 器件包括基板、及至少一个如上文所述的倒装LED芯片，所述基板其表面设有多个基板电 极，且相邻基板电极之间间隔布置，所述倒装LED芯片其P表面电极和N表面电极与基板表 面的基板电极连接。
[0015] 进一步的，所述倒装LED芯片其P表面电极和N表面电极分别与基板表面相邻的 两个基板电极连接。
[0016] 本发明第四方面提供一种用于制备上文所述的倒装LED芯片的制备方法，该方法 制程简单，所需光刻工艺的次数少，节省了光刻工艺的步骤和制作成本，而且，该方法可方 便的制备出P阻挡保护层的覆盖面与P型外延层的上表面一致的倒装LED芯片，使制得的 倒装LED芯片导热导电能力好、且有利于进一步提高LED芯片的出光效率。
[0017] 本发明为达到其第四方面的目的，采用的技术方案如下：一种倒装LED芯片的制 备方法，包括如下步骤：
[0018] (1)准备一外延片，所述外延片包括一外延衬底、及叠加于外延衬底上表面的N型 外延层、叠加于N型外延层上表面的发光层、叠加于发光层上表面的P型外延层；
[0019] 在所述外延片的P型外延层上表面制备整层的P接触金属层，通过光刻工艺、腐蚀 工艺图形化所述整层的P接触金属层，使P接触金属层上表面形成有一通孔，且P型外延层 其靠近边缘的上表面向外露出；
[0020] (2)在P接触金属层上表面和外露的P型外延层上表面通过蒸镀工艺、光刻工艺、 刻蚀工艺制备图形化的P阻挡保护层；
[0021] 所述图形化的P阻挡保护层包覆于P接触金属层上表面和侧面，与P接触金属层 上表面的通孔的位置相对应的部分P阻挡保护层被去除而形成一孔，与所述通孔位置相对 应的部分P型外延层被去除而形成第一凹孔，且通过刻蚀使第一凹孔向下贯穿所述发光层 并延伸至所述N型外延层；所述图形化的P阻挡保护层其下表面边缘与P型外延层的上表 面边缘重合；
[0022] (3)N型外延层、发光层、P型外延层、P接触金属层、及P阻挡保护层依次叠加构成 第二叠加结构，在所述第二叠加结构其外露的表面制备整层的绝缘层，通过光刻工艺、腐蚀 工艺图形化所述整层的绝缘层，使和位于第一凹孔底部的N型外延层上表面相对应的部分 绝缘层被去除而形成第一通孔，使和P型阻挡保护层上表面相对应的部分绝缘层被去除而 形成有第二通孔；
[0023] (4)通过光刻工艺、蒸镀工艺、剥离工艺在绝缘层表面制备图形化的表面电极层， 所述图形化的表面电极层由互相间隔的N表面电极和P表面电极组成，其中N表面电极通 过所述第一通孔与N型外延层电连接，P表面电极通过所述第二通孔与P阻挡保护层电连 接。
[0024] 进一步的，所述步骤（1)包括如下步骤1. 1)?1. 3):
[0025] 1. 1)在所述外延片的P型外延层的上表面制备整层的P接触金属层；
[0026] 1. 2)在所述整层的P接触金属层的上表面涂光刻胶，图形化光刻胶层，在光刻胶 层上表面形成一通孔，同时将和P接触金属层其靠近边缘的上表面相对应的光刻胶去除；
[0027] 1. 3)以图形化的光刻胶层为掩膜，腐蚀去除未被光刻胶层覆盖的P接触金属层部 分，从而形成图形化的P接触金属层；然后去除残留的光刻胶。
[0028] 在一种方案中，所述步骤（2)包括如下步骤2. 1A)?2. 4A):
[0029] 2. 1A)在P接触金属层上表面和外露的P型外延层上表面制备整层的P阻挡保护 层；
[0030] 2. 2A)在所述整层的P阻挡保护层上表面涂光刻胶，图形化光刻胶层，在光刻胶层 上表面形成一位置与P接触金属层上表面的通孔位置相对应的通孔，同时去除与P阻挡保 护层靠近其边缘的上表面相对应的光刻胶；
[0031] 2. 3A)以图形化的光刻胶层为掩膜，腐蚀去除未被光刻胶覆盖的P阻挡保护层部 分，从而形成所述图形化的P阻挡保护层；然后去除残留的光刻胶；
[0032] 2. 4A)以图形化的P阻挡保护层为掩膜，刻蚀掉未被P阻挡保护层覆盖的P型外延 层、及相对应的发光层、和部分N型外延层。
[0033] 在另一种方案中，所述步骤（2)包括如下步骤2. 1B)?2. 5B):
[0034] 2. 1B)在P接触金属层上表面和外露的P型外延层上表面制备整层的P阻挡保护 层，在整层的P阻挡保护层上表面制备整层的刻蚀掩膜层；
[0035] 2. 2B)在整层的刻蚀掩膜层上表面涂光刻胶，图形化光刻胶层，在光刻胶层上表面 形成一位置与P接触金属层上表面的通孔位置相对应的通孔，同时去除与刻蚀掩膜层靠近 其边缘的上表面相对应的光刻胶；
[0036] 2. 3B)以图形化的光刻胶层为掩膜，腐蚀去除未被光刻胶覆盖的刻蚀掩膜层部分， 从而形成图形化的刻蚀掩膜层，然后去除残留的光刻胶；
[0037] 2. 4B)以图形化的刻蚀掩膜层为掩膜，刻蚀掉未被刻蚀掩膜层覆盖的P阻挡保护 层及相对应的P型外延层、发光层、部分N型外延层；
[0038] 2. 5B)腐蚀去除残留的刻蚀掩膜层。
[0039] 优选的，对P型外延层进行刻蚀时，使P型外延层的外边缘与P接触金属层的外边 缘的距离大于2 μ m，在具体操作中，该距离最大值不超过20 μ m。
[0040] 进一步的，所述步骤（3)包括如下步骤3· 1)?3· 3):
[0041] 3. 1)在所述第二叠加结构其外露的表面制备整层的绝缘层；
[0042] 3. 2)在所述的整层的绝缘层上表面涂光刻胶，图形化光刻胶层，使光刻胶层上表 面形成一和位于所述第一凹孔内的Ν型外延层上表面位置相对应的通孔、及一和Ρ阻挡保 护层上表面位置相对应的通孔；
[0043] 3. 3)以图形化的光刻胶层为掩膜，腐蚀去除未被光刻胶覆盖的绝缘层部分，从而 形成图形化的绝缘层；然后去除残留的光刻胶。
[0044] 进一步的，所述步骤（4)包括如下步骤4. 1)?4. 2):
[0045] 4. 1)在绝缘层的上表面、第一通孔底部未被绝缘层覆盖而向外露出的Ν型外延层 上表面、及第二通孔底部未被绝缘层覆盖而向外露出的Ρ阻挡保护层上表面涂光刻胶，图 形化光刻胶层，使光刻胶层上表面形成位置分别与所述第一通孔和所述第二通孔对应的开 孔，在光刻胶层上表面、两个开孔及与两个开孔分别对应的第一通孔和第二通孔内制备整 层的表面电极层；
[0046] 4. 2)剥离去除光刻胶和覆盖在光刻胶上的表面电极，位于第一通孔的表面电极与 Ν型外延层电连接并作为Ν表面电极，位于第二通孔的表面电极与Ρ阻挡保护层电连接并作 为Ρ表面电极。
[0047] 本发明提供的技术方案具有如下有益效果：
[0048] 1)本发明提供的倒装LED芯片，其Ρ阻挡保护层的下表面边缘与Ρ型外延层的上 表面边缘重合，可以将P阻挡保护层的面积最大化，相应的也有利于增加 P接触金属层的面 积。这样不仅使欧姆接触面积增大，提高倒装LED芯片的导电导热能力，还可使LED芯片的 反光面积增大，从而提1?芯片的出光效率。
[0049] 2)本发明提供的倒装LED芯片，N表面电极层直接与N型外延层形成欧姆接触，省 略了 N接触金属层，使芯片结构更简单，降低了倒装LED芯片的物料成本和工艺成本。
[0050] 3)相对于现有技术，本发明提供的制备方法其通过使用四次光刻工艺完成倒装 LED芯片的制作，比使用六次光刻工艺的现有制程更简单，节省了工艺步骤和制作成本。
[0051] 4)本发明的制备方法的步骤2)中，进行刻蚀时，优选使用金属层作刻蚀掩膜，而 不使用光刻胶作为刻蚀掩膜。现有工艺一般使用光刻胶作为刻蚀（ICP干法刻蚀）的掩膜， 分解出来的胶体物质极易造成刻蚀腔体和真空泵的污染，本发明可避免此类污染。

【专利附图】

【附图说明】
[0052] 图1是现有制备倒装LED芯片的方法流程图；
[0053] 图2a-图2f各图为现有制备倒装LED芯片的各步骤示意图；
[0054] 图3是本发明实施例1中倒装LED芯片的剖面示意图；
[0055] 图4是图3的俯视示意图；
[0056] 图5是实施例2中LED器件的剖面示意图；
[0057] 图6是实施例3中LED器件的剖面示意图；
[0058] 图7是实施例4的制备流程图；
[0059] 图8为实施例4中步骤（1)中所形成的图形化的P接触金属层的剖面示意图；
[0060] 图9为图8的俯视示意图；
[0061] 图10为实施例4步骤⑵所形成的图形化的P阻挡保护层的剖面示意图；
[0062] 图11为实施例4步骤（3)所形成的图形化的绝缘层的剖面示意图；
[0063] 图12为图11的俯视示意图；
[0064] 图13为实施例5步骤（2. 4B)形成的叠加有刻蚀掩膜层的图形化P阻挡保护层的 剖面示意图。

【具体实施方式】
[0065] 下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
[0066] 实施例1
[0067] 本实施例为倒装LED芯片的实施例。
[0068] 参阅图3,图3是实施例1的倒装LED芯片的剖面结构示意图。
[0069] 本实施例的倒装LED芯片200,其包括外延衬底100、叠加在外延衬底层100上表 面的N型外延层101、叠加在N型外延层101上表面的发光层102、以及叠加在发光层102 上表面的P型外延层103。其中，在P型外延层103上表面开设有第一凹孔502,该第一凹 孔502贯穿过发光层102,并向下延伸至N型外延层101，该第一凹孔502未完全贯穿所述 N型外延层101。在P型外延层103上表面叠加有一 P接触金属层201，而且P接触金属层 201边缘和P型外延层103的边缘之间没有重合，而是留有一定的空间。优选的，P接触金 属层201的边缘与P型外延层103的边缘的距离大于2 μ m。将P接触金属层201的边缘 与P型外延层103的边缘间的距离设置成大于2 μ m(最大值可设为20 μ m)，可减少P接触 金属201往N型外延层101迁移的几率，增强器件可靠性。相互叠加的P型外延层103和 P接触金属层201构成的叠加结构称之为第一叠加结构，在第一叠加结构的上表面叠加有P 阻挡保护层202,具体是，在P接触金属层201上表面及未被P接触金属层201叠加的P型 外延层103上表面叠加有一 P阻挡保护层202,使得P接触金属层201侧面及上表面均被P 阻挡保护层202覆盖。该P阻挡保护层202的下表面边缘和P型外延层103的上表面边缘 重合（即偏差不大于2 μ m)，这样使得P阻挡保护层202的覆盖面积与P型外延层103的上 表面面积一致。P阻挡保护层202完全包覆住P接触金属层201，可进一步阻挡P接触金属 201往N型外延层101的迁移，增强器件可靠性。
[0070] 本实施例中，依次叠加的P阻挡保护层202、P接触金属层201、P型外延层103、发 光层102、及N型外延层101所构成的叠加结构称之为第二叠加结构，该第二叠加结构的边 缘呈台阶状。
[0071] 在第二叠加结构其外露的表面设有绝缘层，本实施例中具体是在N型外延层101、 发光层102、P型外延层103、及P阻挡保护层202外露的表面叠加有一绝缘层203,更具体 的是，在N型外延层101侧面、发光层102侧面、P型外延层103侧面、及P阻挡保护层202 的侧面和上表面均包覆有绝缘层203。而且，该绝缘层203在和所述第一凹孔502的底部位 置相对应的部分设有第一通孔503,使得位于第一凹孔502区域内的绝缘层203仅覆盖了该 第一凹孔502的侧面，而未完全覆盖该第一凹孔502的底部，即，位于该第一凹孔502底部 的部分N型外延层101未被绝缘层所覆盖。而绝缘层203在和P阻挡保护层202上表面的 位置相对应的部分设有第二通孔504,使得第二通孔504底部为未被绝缘层203覆盖的P阻 挡保护层202。倒装LED芯片还具有N表面电极205和P表面电极204,其中，N表面电极 205通过所述第一通孔503和N型外延层101电连接，更为具体的，N表面电极205的边缘 向下延伸至第一通孔503的底部和N型外延层101直接接触从而实现电连接，这样不需要 在N表面电极205和N型外延层101之间再增加 N接触金属层，从而使得倒装LED芯片的 结构更为简单，有利于降低成本和简化制作工艺。P表面电极204则通过所述第二通孔504 和P阻挡保护层202电连接。
[0072] 本实施例的倒装LED芯片，其外延衬底100选用蓝宝石，其N型外延层101和P型 外延层103均为掺杂的氮化镓外延层，其发光层102为多层量子阱结构。P接触金属层201 的材质由Ag、Al、Ni、Pt、Au、ΙΤ0中的一种或多种组成，P接触金属层201可同时起到欧姆 接触层和反光层的作用。P阻挡保护层202的材质由Ti、Al、TiW、Ni、Pt、Au中的一种或多 种组成。绝缘层203的材质由Si0 2、Si3N4、Al203、PI和S0G中的一种或多种组成。P表面电 极层 204 和 N 表面电极层 205 的材质由 Ti、Al、Cr、Ni、Pt、Au、Ag、AuSn、SnAg、SnAgCu、Sn 中的一种或多种组成均可。
[0073] 本发明提供的倒装LED芯片，其P阻挡保护层202的覆盖面积与P型外延层103 的上表面面积一致，P阻挡保护层202的面积得到最大化，这样也更好的利于增加 P接触金 属层201的面积，不仅使欧姆接触面积增大，提高倒装LED芯片的导电导热能力，还可使LED 芯片的反光面积增大，从而提高芯片的出光效率。
[0074] 实施例2
[0075] 参见图5,本实施例为实施例1中的倒装LED芯片200倒装安装到基板300上形成 的LED器件的实施例。
[0076] 请参阅图5,其是本实施例的LED器件的结构示意图。该LED器件包括基板300、 及倒装安装于该基板300上的倒装LED芯片200。该倒装LED芯片为实施例1中提供的倒 装LED芯片。该基板300上设有互相间隔的P电极301和N电极302,倒装LED芯片200其 P表面电极204和N表面电极205分别与基板300上的P电极301和N电极302连接，进 行连接的方法为回流焊、超声热压焊或使用导电胶粘贴等本【技术领域】现有的方法。更为优 选的是，基板300上设有贯穿基板300上下表面的第三通孔304和第四通孔305,所述P电 极301设于基板300上表面且P电极301由所述第三通孔304延伸至基板300的下表面； 从而使得P电极301具有位于基板上表面的部分和位于基板下表面的部分。同样的，所述 N电极302设于基板300上表面且N电极302由所述第四通孔305延伸至基板300的下表 面；从而，使得N电极302具有位于基板300上表面的部分和位于基板300下表面的部分。 P电极301和N电极302二者位于基板300上表面的部分分别用于与倒装LED芯片的P表 面电极204和N表面电极205连接，P电极和N电极二者位于基板下表面的部分用于与外 接器件连接。
[0077] 本实施例中，基板300的主要材质可由陶瓷、玻璃和柔性基板中的一种或多种组 成。
[0078] 基板其上还可进一步设有散热焊盘303,散热焊盘303用于与外接器件相连接。
[0079] 实施例3
[0080] 参见图6,本实施例为实施例1中的倒装LED芯片200倒装安装到基板400上形成 的LED器件的实施例。
[0081] 请参阅图6,其是本实施例的LED器件的结构示意图。该LED器件包括基板400、 及至少一个实施例1中提供的倒装LED芯片200。基板400其表面设有多个基板电极401， 且相邻基板电极401之间间隔布置。基板电极401用于与倒装LED芯片200和外接器件电 连接。具体的，倒装LED芯片200倒装连接于基板400上时，其P表面电极204和N表面电 极205分别与相邻的两个基板电极401连接。
[0082] 通过基板电极401的电连接作用，多个倒装LED芯片200将形成串联、并联或串并 联的结构。P表面电极204和N表面电极205与基板电极401连接的方法为回流焊、超声热 压焊或使用导电胶粘贴。
[0083] 实施例4
[0084] 本实施例为实施例1中的倒装LED芯片200的制备例，其制备方法流程参见图7。
[0085] 为了简化视图，本实施例中未将涉及的涂光刻胶层、图形化光刻胶层的步骤示意 图示出，此为本领域的公知常识，即使不做说明，本领域技术人员也可以理解。
[0086] 实施例4按照如下步骤进行：
[0087] 步骤（1):准备一外延片，该外延片包括一外延衬底100、及叠加于外延衬底100上 表面的N型外延层101、叠加于N型外延层101上表面的发光层102、叠加于发光层102上 表面的P型外延层103 ;通过第一次光刻工艺在P型外延层上表面制备图形化的P接触金 属层201，使P接触金属层201上表面形成有一通孔501，且P型外延层103其靠近边缘的 上表面未被P接触金属201叠加而向外露出，图8、图9所示分别为图形化的P接触金属层 的剖视图和俯视示意图。步骤（1)具体操作按照如下步骤1. 1)?1. 3)进行：
[0088] 1. 1)在外延片的P型外延层103的上表面制备整层的P接触金属层，P接触金属 层的厚度为800A?5000A,制备方法为电子束蒸发或磁控溅射；然后，对整层的P接触金属层 进行退火处理。
[0089] 1. 2)在所述整层的P接触金属层的上表面进行光刻工艺，包括涂光刻胶、前烤、曝 光、显影和后烤，从而图形化光刻胶层，在光刻胶层上表面形成一通孔，同时使得和P接触 金属层其靠近边缘的上表面相对应的光刻胶被去除。
[0090] 1.3)以图形化的光刻胶层为掩膜，使用腐蚀工艺去除未被光刻胶层覆盖的P接触 金属层部分，从而形成图形化的P接触金属层，然后去除残留的光刻胶。所述图形化的P接 触金属层，即：使P接触金属层501上表面形成有一通孔501，且P型外延层103其靠近边 缘的上表面未被P接触金属层叠加而向外露出。
[0091] 步骤（2):在P接触金属层201上表面和外露的P型外延层103上表面通过第二 次光刻工艺制备图形化的P阻挡保护层202,同时通过刻蚀使得依次叠加的P阻挡保护层 202、P型外延层103、发光层102、及N型外延层101所构成的叠加结构的边缘呈台阶状；图 10示出了该步骤所形成的图形化的P阻挡保护层的剖面结构示意图；步骤（2)具体操作按 照如下步骤2. 1A)?2. 4A)进行：
[0092] 2. 1A)在P接触金属层201上表面、和未被P接触金属层201叠加而外露的P型外 延层上表面制备整层的P阻挡保护层；P阻挡保护层的厚度为1000A?15000A,制备方法采用 的蒸镀工艺具体为电子束蒸发或磁控溅射；
[0093] 2. 2A)在所述整层的P阻挡保护层上表面进行光刻工艺，包括涂光刻胶、前烤、曝 光、显影和后烤，从而图形化光刻胶层，在光刻胶层上表面形成一位置与P接触金属层上表 面的通孔501位置相对应的通孔，同时还使得与P阻挡保护层边缘的上表面相对应的光刻 月父被去除；
[0094] 2. 3A)以图形化的光刻胶层为掩膜，通过腐蚀工艺去除未被光刻胶覆盖的P阻挡 保护层部分，从而形成图形化的P阻挡保护层202,即，P阻挡保护层202其靠近边缘的上表 面被去除，同时使P接触金属层201上表面和侧面包覆有P阻挡保护层202,且使与P接触 金属层上表面的通孔的位置相对应的部分P阻挡保护层被去除而形成一孔；然后去除残留 的光刻胶；
[0095] 2. 4A)以图形化的P阻挡保护层202为掩膜，进行ICP干法刻蚀，依次刻蚀掉未被 P阻挡保护层202覆盖的P型外延层103部分及相对应的发光层102部分、N型外延层101 部分，从而使得依次叠加的P阻挡保护层202、P型外延层103、发光层102、及N型外延层 101所构成的叠加结构的边缘呈台阶状。而且使得与P接触金属层上表面的通孔的位置相 对应的部分P型外延层被去除而形成第一凹孔502,通过刻蚀，第一凹孔502进一步向下贯 穿过发光层102并延伸至N型外延层101。外延层被刻蚀的总深度为8000A?15000A (此处 所述的总深度为P型外延层、发光层和N型外延层的总深度），同时P阻挡保护层202因为 ICP的作用会被减薄。刻蚀后，P阻挡保护层202的下表面边缘与P型外延层103的上表面 边缘重合。更佳的，对P型外延层103进行刻蚀时，使P型外延层103的外边缘与P接触金 属层201的外边缘的距离大于2 μ m。
[0096] 步骤（3):在N型外延层101、发光层102、P型外延层103和P阻挡保护层202夕卜 露的表面制备整层的绝缘层203,通过第三次光刻工艺图形化所述整层的绝缘层；图11示 出了该步骤所形成的图形化的绝缘层的剖面示意图、图12为图11的俯视示意图；步骤（3) 进一步按照如下步骤3. 1)?3. 3)进行：
[0097] 3. 1)在N型外延层101、发光层102、P型外延层103和P阻挡保护层202外露的 表面制备整层的绝缘层，绝缘层的厚度为3000A?20000A,制备方法为等离子体增强化学气 相沉积法；
[0098] 3. 2)在所述的整层的绝缘层上表面进行光刻工艺，包括除湿、涂光刻胶、前烤、曝 光、显影和后烤，从而图形化光刻胶层，使光刻胶层上表面形成一和位于所述第一凹孔502 底部位置的N型外延层上表面位置相对应的通孔、及一和P阻挡保护层202上表面相对应 的通孔；
[0099] 3. 3)以图形化的光刻胶层为掩膜，使用腐蚀工艺去除未被光刻胶覆盖的绝缘层部 分，从而形成图形化的绝缘层，参见图11、12, S卩，使和位于第一凹孔502底部位置的N型外 延层101上表面相对应的绝缘层部分被去除并形成第一通孔503,使和P型阻挡保护层202 上表面相对应的绝缘层203部分被去除而形成第二通孔504 ;然后去除残留的光刻胶。除 上述第一通孔503和第二通孔504底部不具有绝缘层外，图形化的绝缘层其包覆N型外延 层101侧面、发光层102侧面、P型外延层103侧面、及P阻挡保护层201的侧面和上表面。
[0100] 步骤（4):通过第四次光刻工艺在绝缘层表面制备图形化的表面电极层，所述图 形化的表面电极层由两个的互相间隔的N表面电极205和P表面电极204组成；图3所不 为该步骤结束后所获得的倒装LED芯片的剖面结构示意图，图4为俯视示意图。步骤（4) 进一步按照如下步骤4. 1)?4. 2)进行：
[0101] 4. 1)在绝缘层203的上表面、第一通孔503底部未被绝缘层覆盖而向外露出的N 型外延层101上表面、及第二通孔504底部未被绝缘层覆盖而向外露出的P阻挡保护层202 上表面进行光刻工艺，包括涂光刻胶、前烤、曝光、烘烤和显影，从而图形化光刻胶层，使光 刻胶层上表面形成位置分别与所述第一通孔503和所述第二通孔504对应的开孔，且两个 开孔间隔开；在光刻胶层上表面、两个开孔及与第一通孔和第二通孔内制备整层的表面电 极层；表面电极层的厚度为8000A?50000A,制备方法为电子束蒸发、磁控溉射、化学镀或电 镀；
[0102] 4. 2)使用剥离的方法去除光刻胶和覆盖在光刻胶上的表面电极层，从而形成两个 分离的表面电极部分，其中，第一通孔503内的表面电极与N型外延层101电连接并作为N 表面电极205,第二通孔504内的表面电极与P阻挡保护层电连接并作为P表面电极204。
[0103] 实施例5
[0104] 本实施例与实施例4基本相同，相同之处不再赘述，下面仅对实施例5与实施例4 的不同之处进行说明。实施例5和实施例4的不同之处在于步骤（2)不同，实施例5的步 骤（2)采用如下步骤2. 1B)?2. 5B)进行：
[0105] 2. 1B)在P接触金属层201上表面、和未被P接触金属层201叠加而外露的P型 外延层103上表面制备整层的P阻挡保护层202,在整层的P阻挡保护层上表面制备整层 的刻蚀掩膜层206, P阻挡保护层202的厚度为1000A?15000A，刻蚀掩膜层206的材质可由 Si02、Cr、Ni、Al中的一种或多种组成，刻蚀掩膜层的厚度为1000A?15000A,制备方法为电子 束蒸发或磁控溅射；
[0106] 2. 2B)在整层的刻蚀掩膜层206上表面进行光刻工艺，包括涂光刻胶、前烤、曝光、 显影和后烤这五个工序，从而图形化光刻胶层，在光刻胶层上表面形成一位置与P接触金 属层上表面的通孔501位置相对应的通孔，同时还使得位于靠近刻蚀掩膜层边缘的上表面 的光刻胶被去除；
[0107] 2. 3B)以图形化的光刻胶层为掩膜，使用腐蚀工艺去除未被光刻胶覆盖的刻蚀掩 膜层部分，从而形成图形化的刻蚀掩膜层206,然后去除残留的光刻胶；
[0108] 2. 4B)以图形化的刻蚀掩膜层206为掩膜，进行ICP干法刻蚀，依次刻蚀掉未被刻 蚀掩膜层覆盖的P阻挡保护层202部分及相对应的P型外延层103部分、发光层102部分、 N型外延层101部分，从而使得依次叠加的P阻挡保护层202、P型外延层103、发光层102、 及N型外延层101所构成的叠加结构的边缘呈台阶状，而且，使得与P接触金属层上表面的 通孔的位置相对应的部分P型外延层被去除而形成第一凹孔502,该第一凹孔502在刻蚀过 程中向下贯穿过发光层102并延伸至N型外延层101。刻蚀后，P阻挡保护层202的下表面 边缘与P型外延层103的上表面边缘重合。更佳的，对P型外延层103进行刻蚀时，使P型 外延层103的外边缘与P接触金属层201的外边缘的距离大于2 μ m。图13示出了经该步 骤后所获得上表面叠加有刻蚀掩膜层的图形化P阻挡保护层的剖面示意图。
[0109] 2. 5B)使用腐蚀工艺去除残留的刻蚀掩膜层206。
[0110] 为了简化视图，本实施例中未将涉及的涂光刻胶层、图形化光刻胶层的步骤示意 图示出，此为本领域的公知常识，即使不做说明，本领域技术人员也可以理解。
[0111] 本发明的技术方案是在现有技术的基础上进行改进而获得，文中未进行特别说明 之处，均为本技术人员根据所掌握的现有技术或公知常识可以理解或知晓的，在此不再赘 述。
[0112] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，故 凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修 改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1. 一种倒装LED芯片，包括外延衬底、P表面电极、N表面电极、叠加于外延衬底上表面 的N型外延层、叠加于N型外延层上表面的发光层、叠加于发光层上表面的P型外延层，其 特征在于，所述P型外延层其上开设有第一凹孔，且第一凹孔向下贯穿过所述发光层并延 伸至所述N型外延层； 在P型外延层上表面叠加有一 P接触金属层，且P接触金属层的边缘与P型外延层的 边缘之间留有空间，相互叠加的P型外延层和P接触金属层构成第一叠加结构； 所述第一叠加结构其上表面叠加有P阻挡保护层，且P阻挡保护层的下表面覆盖面积 与P型外延层的上表面面积一致； N型外延层、发光层、P型外延层、P接触金属层、及P阻挡保护层依次叠加构成第二叠加 结构，所述第二叠加结构其外露的表面设有绝缘层，且和所述第一凹孔的底部位置相对应 的绝缘层部分设有第一通孔，在和P阻挡保护层上表面对应的绝缘层部分设有第二通孔； 所述N表面电极通过所述第一通孔与N型外延层电连接，所述P表面电极通过所述第 二通孔与P阻挡保护层电连接。
2. 根据权利要求1所述的倒装LED芯片，其特征在于，P接触金属层的边缘与P型外延 层的边缘的距离大于2 μ m。
3. 根据权利要求1所述的倒装LED芯片，其特征在于，N表面电极的边缘向下延伸至第 一通孔的底部与所述N型外延层直接接触以形成电连接。
4. 根据权利要求1所述的倒装LED芯片，其特征在于，所述第二叠加结构其边缘呈台阶 状。
5. -种LED器件，其特征在于，所述LED器件包括基板、及倒装安装于所述基板上的如 权利要求1?4任一项所述的倒装LED芯片，基板上设有互相间隔的P电极和N电极，所述 倒装LED芯片其P表面电极和N表面电极分别对应地与基板上的P电极和N电极连接。
6. 根据权利要求5所述的LED器件，其特征在于，所述基板其上设有贯穿基板上下表面 的第三通孔和第四通孔，所述P电极设于基板上表面且P电极由所述第三通孔延伸至基板 下表面；所述N电极设于基板上表面且N电极由所述第四通孔延伸至基板下表面；P电极和 N电极二者位于基板上表面的部分分别用于与倒装LED芯片的P表面电极和N表面电极连 接，P电极和N电极二者位于基板下表面的部分用于与外接器件连接。
7. -种LED器件，其特征在于，所述LED器件包括基板、及至少一个如权利要求1?4 任一项所述的倒装LED芯片，所述基板其表面设有多个基板电极，且相邻基板电极之间间 隔布置，所述倒装LED芯片其P表面电极和N表面电极与基板表面的基板电极连接。
8. 根据权利要求7所述的LED器件，其特征在于，所述倒装LED芯片其P表面电极和N 表面电极分别与基板表面相邻的两个基板电极连接。
9. 一种倒装LED芯片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 准备一外延片，所述外延片包括一外延衬底、及叠加于外延衬底上表面的N型外延 层、叠加于N型外延层上表面的发光层、叠加于发光层上表面的P型外延层； 在所述外延片的P型外延层上表面制备整层的P接触金属层，通过光刻工艺和腐蚀工 艺图形化所述整层的P接触金属层，使P接触金属层上表面形成有一通孔，且P型外延层其 靠近边缘的上表面向外露出； (2) 在P接触金属层上表面和外露的P型外延层上表面通过蒸镀工艺、光刻工艺及刻蚀 工艺制备图形化的P阻挡保护层； 所述图形化的P阻挡保护层包覆于P接触金属层上表面和侧面，与P接触金属层上表 面的通孔的位置相对应的部分P阻挡保护层被去除而形成一孔，与所述通孔位置相对应的 部分P型外延层被去除而形成第一凹孔，且通过刻蚀使第一凹孔向下贯穿所述发光层并延 伸至所述N型外延层；所述图形化的P阻挡保护层其下表面边缘与P型外延层的上表面边 缘重合； (3) N型外延层、发光层、P型外延层、P接触金属层、及P阻挡保护层依次叠加构成第二 叠加结构，在所述第二叠加结构其外露的表面制备整层的绝缘层，通过光刻工艺和腐蚀工 艺图形化所述整层的绝缘层，使和位于第一凹孔底部的N型外延层上表面相对应的部分绝 缘层被去除而形成第一通孔，使和P型阻挡保护层上表面相对应的部分绝缘层被去除而形 成第二通孔； (4) 通过光刻工艺、蒸镀工艺和剥离工艺在绝缘层表面制备图形化的表面电极层，所述 图形化的表面电极层由互相间隔的N表面电极和P表面电极组成，其中N表面电极通过所 述第一通孔与N型外延层电连接，P表面电极通过所述第二通孔与P阻挡保护层电连接。
10. 根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1)包括如下步骤1. 1)? 1. 3)： 1. 1)在所述外延片的P型外延层的上表面制备整层的P接触金属层； 1. 2)在所述整层的P接触金属层的上表面涂光刻胶，图形化光刻胶层，在光刻胶层上 表面形成一通孔，同时将和P接触金属层其靠近边缘的上表面相对应的光刻胶去除； 1. 3)以图形化的光刻胶层为掩膜，腐蚀去除未被光刻胶层覆盖的P接触金属层部分， 从而形成图形化的P接触金属层；然后去除残留的光刻胶。
11. 根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2)包括如下步骤 2· 1A)?2· 4A): 2. 1A)在P接触金属层上表面和外露的P型外延层上表面制备整层的P阻挡保护层； 2. 2A)在所述整层的P阻挡保护层上表面涂光刻胶，图形化光刻胶层，在光刻胶层上表 面形成一位置与P接触金属层上表面的通孔位置相对应的通孔，同时去除与P阻挡保护层 靠近其边缘的上表面相对应的光刻胶； 2. 3A)以图形化的光刻胶层为掩膜，腐蚀去除未被光刻胶覆盖的P阻挡保护层部分，从 而形成所述图形化的P阻挡保护层；然后去除残留的光刻胶； 2. 4A)以图形化的P阻挡保护层为掩膜，刻蚀掉未被P阻挡保护层覆盖的P型外延层、 及相对应的发光层、和部分N型外延层。
12. 根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2)包括如下步骤 2. 1B)?2. 5B): 2. 1B)在P接触金属层上表面和外露的P型外延层上表面制备整层的P阻挡保护层，在 整层的P阻挡保护层上表面制备整层的刻蚀掩膜层； 2. 2B)在整层的刻蚀掩膜层上表面涂光刻胶，图形化光刻胶层，在光刻胶层上表面形成 一位置与P接触金属层上表面的通孔位置相对应的通孔，同时去除与刻蚀掩膜层靠近其边 缘的上表面相对应的光刻胶； 2. 3B)以图形化的光刻胶层为掩膜，腐蚀去除未被光刻胶覆盖的刻蚀掩膜层部分，从而 形成图形化的刻蚀掩膜层，然后去除残留的光刻胶； 2. 4B)以图形化的刻蚀掩膜层为掩膜，刻蚀掉未被刻蚀掩膜层覆盖的P阻挡保护层及 相对应的P型外延层、发光层、部分N型外延层； 2. 5B)腐蚀去除残留的刻蚀掩膜层。
13. 根据权利要求11或12所述的制备方法，其特征在于，对P型外延层进行刻蚀时，使 P型外延层的外边缘与P接触金属层的外边缘的距离大于2 μ m。
14. 根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（3)包括如下步骤3. 1)? 3. 3)： 3. 1)在所述第二叠加结构其外露的表面制备整层的绝缘层； 3. 2)在所述的整层的绝缘层上表面涂光刻胶，图形化光刻胶层，使光刻胶层上表面形 成一和位于所述第一凹孔内的N型外延层上表面位置相对应的通孔、及一和P阻挡保护层 上表面位置相对应的通孔； 3. 3)以图形化的光刻胶层为掩膜，腐蚀去除未被光刻胶覆盖的绝缘层部分，从而形成 图形化的绝缘层；然后去除残留的光刻胶。
15. 根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（4)包括如下步骤4. 1)? 4. 2)： 4. 1)在绝缘层的上表面、第一通孔底部未被绝缘层覆盖而向外露出的N型外延层上表 面、及第二通孔底部未被绝缘层覆盖而向外露出的P阻挡保护层上表面涂光刻胶，图形化 光刻胶层，使光刻胶层上表面形成位置分别与所述第一通孔和所述第二通孔对应的开孔， 在光刻胶层上表面、两个开孔及与两个开孔分别对应的第一通孔和第二通孔内制备整层的 表面电极层； 4. 2)剥离去除光刻胶和覆盖在光刻胶上的表面电极，位于第一通孔的表面电极与N型 外延层电连接并作为N表面电极，位于第二通孔的表面电极与P阻挡保护层电连接并作为 P表面电极。
【文档编号】H01L33/62GK104143603SQ201410377460
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年8月1日 优先权日:2014年8月1日
【发明者】许朝军, 姜志荣, 曾照明, 黄靓, 肖国伟 申请人:晶科电子（广州）有限公司