LED倒装芯片的制备方法与流程

本发明涉及led芯片的制作工艺领域，特别涉及一种led倒装芯片的制备方法。

背景技术：

作为节能领域的支柱产业，led行业从发展之初就受到政府的大力扶持。随着投资led行业产能的不断增加，led芯片的需求呈现出饱和趋势，导致市场对处于led行业上游领域芯片成本要求越来越高。为了适应市场的需求，高良率、低成本、高光效成为led芯片研发的重点。

传统的蓝宝石衬底gan芯片结构，p、n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。p-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导电层，这个电流扩散层会吸收部分光，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pn结的热量通过蓝宝石衬底导出去，导热路径较长，且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不可能是最优的。

技术实现要素：

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种led倒装芯片的制备方法，制备出的led倒装芯片相对于正装led芯片的电源转换效率有较大的提升。

技术方案：本发明提供了一种led倒装芯片的制备方法，包括以下步骤：s1：提供具有n个芯片单元区域a1、a2······an的透光衬底，一个所述芯片单元区域为一个所述led倒装芯片，其中，n≥1；s2：在所述透光衬底上生长外延层；s3：在各所述芯片单元区域上同时刻蚀出隔离沟槽以及至少一个n电极沟槽以形成mesa平台；s4：在所述mesa平台之上形成欧姆接触层；s5：在所述欧姆接触层之上形成至少一个p-finger，在各所述n电极沟槽之上分别制作一个n-finger；s6：在s5之后的整个芯片表面形成高反绝缘层；s7：图形化所述高反绝缘层以在至少一个所述p-finger之上形成p导电通道，在至少一个所述n-finger之上形成n导电通道；s8：制作覆盖全部所述p导电通道和全部所述n导电通道的p焊垫和n焊垫；s9：将各所述led倒装芯片制作成chip。

优选地，所述外延层自下而上依次为缓冲层buffer、n型半导体层n-gan、发光层mqw和p型半导体层p-gan。

优选地，在所述s3中，所述隔离沟槽位于各所述芯片单元区域的边缘四周，每个所述芯片单元区域中除所述n电极沟槽和所述隔离沟槽以外的区域为所述mesa平台。

优选地，所述n电极沟槽和所述隔离沟槽的底部均位于所述n-gan的上下表面之间。

优选地，在所述s4中，所述欧姆接触层的边缘与所述mesa平台的边缘之间具有第一预设间距d1；和/或，在所述s5中，各所述n-finger的边缘与对应的各所述n电极沟槽的边缘之间具有第二预设间距d2。

优选地，在所述s9中，包含以下子步骤：s9-1：对所述透光衬底进行研磨抛光；s9-2：激光划裂所述经过研磨抛光后的透光衬底，以将各所述led倒装芯片分割成倒装chip。

优选地，在所述s9中，包含以下子步骤：s9-1：对所述透光衬底进行研磨抛光；s9-2：将所述经过研磨抛光后的透光衬底进行表面粗化；s9-3：激光划裂所述经过表面粗化后的透光衬底，以将各所述led倒装芯片分割成出光面粗化的倒装chip。

优选地，在所述s9中，包含以下子步骤：s9-1：对所述透光衬底进行研磨抛光；s9-2：通过激光剥离去除所述经过研磨抛光后的透光衬底；s9-3：通过激光划裂将各所述led倒装芯片分割成薄膜倒装chip。

有益效果：本发明为了克服正装芯片的不足，将芯片制作成倒装结构，在这种结构中，光从透光衬底取出，不必从电流扩散层(即欧姆接触层)取出，由于不从电流扩散层出光，这样不透光的电流扩散层可以加厚，增加倒装芯片的电流密度。

附图说明

图1为生长了外延层的透明衬底的俯视图；

图2为图1中沿a-a面的断面图；

图3为刻蚀出mesa平台后的俯视图；

图4为图3中沿a-a面的断面图；

图5为形成欧姆接触层后的俯视图；

图6为图5中沿a-a面的断面图；

图7为形成了p-finger和n-dinger后的俯视图；

图8为图7中沿a-a面的断面图；

图9为形成高反绝缘层后的俯视图；

图10为图9中沿a-a面的断面图；

图11为图形化高反绝缘层后的俯视图；

图12为图11中沿a-a面的断面图；

图13为形成p焊垫和n焊垫后的俯视图；

图14为图13中沿a-a面的断面图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的介绍。

实施方式1：

本实施方式提供了一种led倒装芯片的制备方法，主要包括以下步骤：

s1：提供具有n个芯片单元区域a1、a2······an的透光衬底1001，一个该芯片单元区域即为一个led倒装芯片，其中，n≥1，为了便于表述，本申请以下的描述中均以n＝1为例进行。

上述透光衬底1001可以选择蓝宝石al2o3或氮化镓gan等。

s2：在透光衬底1001上生长外延层。如图1和2，这里的外延层自下而上依次为缓冲层buffer1013、n型半导体层n-gan1014、发光层mqw1015和p型半导体层p-gan10165。

s3：在使用光刻胶保护的情况下，在每个芯片单元区域上都同时刻蚀出和隔离沟槽1002以及两个n电极沟槽1003以形成mesa平台1004(即光刻胶保护的区域)，其中的隔离沟槽1002位于各芯片单元区域的边缘四周，且隔离沟槽1002和n1003n-gan1013的内部，即刻蚀结束后，n电极沟槽1003和隔离沟槽1002的底部位于n-gan10143的上下表面之间，每个芯片单元区域中除n电极沟槽1003和隔离沟槽1002以外的区域为mesa平台1004，如图3和4。

s4：在各mesa平台10034的上表面形成覆盖部分mesa平台1004的欧姆接触层1005，为了防止p电极与n电极之间短路，欧姆接触层1005的边缘至对应的各mesa平台1004的边缘要留有第一预设间距d1，如图5和6。

上述欧姆接触层1005的材料可以为氧化铟锡ito、氧化锌zno、掺铝氧化锌azo或镍金auni等，制备方法可以为电子束蒸发e-beam、磁控溅射sputter、原子层沉积ald等。

s5：为便于电流扩展，在两个n电极沟槽1003之上各制作一个n-finger1007，且在两个n电极沟槽1003之间以及两侧共交替制作三个p-finger1006，各n-finger1007的边缘与对应的各n电极沟槽1003的边缘之间具有第二预设间距d2，如图7和8。

上述p-finger1006和n-finger1007的材料可以为cr、ag、al、ni、tiw、pt、au等金属材料，制备方法可以为e-beam、sputter、ald等。

s6：为了隔离p型导电区域和n型导电区域以及保护mesa平台1004边框洁净不导通，同时具备倒装芯片中主要区域高反射率的作用，在s5之后的整个芯片表面形成高反绝缘层1008，如图9和10。

上述高反绝缘层1008的材料为不导电材料同时具有可见光范围内的高反射率，例如dbr(sio2与五氧化三钛ti3o5的叠层)等。

s7：图形化上述高反绝缘层1008以在每一个p-finger1006之上形成一个p导电通道1009，在每一个n-finger1007之上形成一个n导电通道1010；如图11和12。

上述p、n导电通道的个数不限，大于等于1即可，本实施方式中p导电通道1009为三个，n导电通道1010为两个。

s8：为了方便led芯片封装，制作覆盖全部p导电通道1009和全部n导电通道1010的p焊垫1011和n焊垫1012；如图13和14。

在各led倒装芯片中，为了防止p焊垫1011与n焊垫1012之间相邻两颗led倒装芯片之间导通短路，p焊垫1011与n焊垫1012之间以及二者与对应的led倒装芯片的边缘之间均通过高反绝缘层1008隔开。

上述p焊垫1011与n焊垫1012的材料可以为au、锡sn、cr、al、pt、ti等材料。

s10：将各led倒装芯片制作成chip。

将上述s10结束后的2寸或更大直径的圆片的透光衬底1001进行研磨抛光，研磨厚度可在50-500um范围内，然后通过激光划裂上述经过研磨抛光后的透光衬底1001，以将各led倒装芯片分割成led倒装芯片flipchipled。

至此，完成led倒装芯片的制作。

本方法制作成的led倒装芯片，可以同时降低p电极上导电层吸收光和电极焊垫遮光给芯片出光带来的负面影响，提高了光电性能。

本方法制成的led倒装芯片相对正装led芯片有如下几个特点：简化封装工艺，节省封装成本；提高封装生产良率；低热阻、高可靠性、高光效；本方法制成的led倒装芯片相对普通倒装led新品有如下几个特点：制作方法简单，设备成本低，不需要ag/al等金属做主体反射，避开了ag/al等金属的易团簇、易氧化、易迁移等造成芯片失效的难点。

实施方式2：

本实施方式为实施方式1的进一步改进，主要改进在于：为了弱化由于透光衬底1001的全反射角造成的出光效率低下的问题，在本实施方式中，将各led倒装芯片制作成chip的方式相比较于实施方式1有了改进，本实施方式中在对透光衬底1001进行研磨抛光后(研磨厚度也可在50-500um范围内)，是将经过研磨抛光后的透光衬底1001先进行表面粗化，然后再对经过表面粗化后的透光衬底1001进行激光划裂，以将各led倒装芯片分割成出光面粗化的led倒装芯片flipchipled。经过表面粗化的透光衬底1001表面比较粗糙，能够将由于全反射角遗漏的一部分光也反射出去，以提升出光率。

除此之外，本实施方式与实施方式1完全相同，此处不做赘述。

实施方式3：

本实施方式为实施方式1的进一步改进，主要改进在于本实施方式中，将各led倒装芯片制作成chip的方式相比较于实施方式1有了改进，本实施方式中在对透光衬底1001进行研磨抛光后，是先将经过研磨抛光后的透光衬底1001通过激光剥离去除，然后再通过激光划裂将各led倒装芯片分割成薄膜led倒装芯片thinflimflipchipled。这种方式使得制备得到的led倒装芯片能够彻底把透光衬底1001去除，且其底面通过金属电极和支架形成导热快速通道，顶面发光层发热源直接接触封装胶体，使芯片的导热通道最短。

除此之外，本实施方式与实施方式1完全相同，此处不做赘述。

上述各实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。