倒装led芯片及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于半导体光电芯片技术领域，尤其涉及一种倒装LED芯片及其制备方法。
【背景技术】
[0002]针对由于LED芯片功率的提高带来的散热难、发光效率低及可靠性降低的问题，业界也对LED芯片的结构出了进一步的改进。例如，公开号为103762283的中国发明专利申请公开了一种LED倒装芯片，采用在芯片上设置P焊盘和N焊盘的结构实现导热，其散热主要通过芯片上的两个P/N焊盘，然后通过AuSn或锡膏焊接把热量从焊盘扩散到基板。但是该LED芯片主要通过传导散热，而其第二绝缘层的厚度大于6um，而且采用有机硅胶，由于第二绝缘层较厚而且其导热系数较低，导致热量依然难于导出，热量聚集在芯片上就会影响芯片可靠性，增加光衰和减少芯片寿命，LED芯片的导热及可靠性问题仍然没有得以解决。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种能够改善散热问题的倒装LED芯片及其制备方法。
[0004]为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案:
[0005]倒装LED芯片，包括衬底以及依次生长于所述衬底表面上的N型氮化镓层、发光层及P型氮化镓层，所述N型氮化镓层、发光层及P型氮化镓层构成芯片的外延层，所述P型氮化镓层上形成有反射层或电流扩展层；还包括:覆盖所述外延层和所述反射层或电流扩展层表面的第一绝缘层；与所述反射层或电流扩展层电连接的P型电极，所述P型电极形成于所述第一绝缘层上；与所述N型氮化镓层电连接的N型电极，所述N型电极形成于所述第一绝缘层上；形成于所述P型电极或N型电极上的环形的散热凹槽，所述散热凹槽贯穿至所述第一绝缘层表面；覆盖于所述P型电极和N型电极表面上及位于P型电极和N型电极之间的第一绝缘层表面上的第二绝缘层，所述第二绝缘层填充满所述散热凹槽，所述第二绝缘层上形成贯穿至所述P型电极或N型电极表面的散热孔，所述散热孔在水平面上的投影位于所述散热凹槽内；沉积于所述第二绝缘层上并与所述N型电极连接的N焊盘；沉积于所述第二绝缘层上并与所述P型电极连接的P焊盘；填充满所述散热孔的导热柱，所述导热柱的顶部与所述第二绝缘层表面平齐或露出于所述第二绝缘层。
[0006]本发明倒装LED芯片更进一步的技术方案为:所述导热柱的导热系数不小于10W/(m.K)。
[0007]本发明倒装LED芯片更进一步的技术方案为:所述导热柱的顶部与所述第二绝缘层表面平齐并与所述P焊盘及N焊盘相连。
[0008]本发明倒装LED芯片更进一步的技术方案为:所述N焊盘和P焊盘部分填充满所述散热孔形成导热柱。
[0009]本发明倒装LED芯片更进一步的技术方案为:所述散热凹槽形成于所述N型电极上且位于芯片的两端。
[0010]本发明倒装LED芯片更进一步的技术方案为:所述导热柱覆盖于所述第二绝缘层表面上，并填充满所述散热孔，所述导热柱与所述N焊盘及P焊盘相互隔离。
[0011]本发明倒装LED芯片更进一步的技术方案为:所述散热凹槽形成于所述N型电极上且位于芯片的中部。
[0012]本发明倒装LED芯片更进一步的技术方案为:还包括贯穿所述外延层、露出所述衬底表面的沟槽；贯穿所述P型氮化镓、发光层直到N型氮化镓层表面的N电极孔；所述第一绝缘层填充所述沟槽和N电极孔，所述第一绝缘层上形成有与所述反射层或电流扩展层表面相连的P型接触孔和与所述N型氮化镓层表面相连的N型接触孔；所述P型电极沉积在部分第一绝缘层上及P型接触孔内、通过P型接触孔与反射层或电流扩展层电连接；所述N型电极沉积在部分第一绝缘层上及N型接触孔内、通过N型接触孔与N型氮化镓层电连接；所述第二绝缘层上形成有与N型电极表面连接的N型电极接触孔以及与P型电极表面连接的P型电极接触孔；所述N焊盘沉积于所述第二绝缘层上和所述N型电极接触孔内并与所述N型电极连接；所述P焊盘沉积于所述第二绝缘层上和所述P型电极接触孔内并与所述P型电极连接。
[0013]一种倒装LED芯片的制备方法，包括以下步骤:
[0014]步骤一、提供衬底，在所述衬底表面上生长N型氮化镓层，在N型氮化镓层上生长发光层，在发光层上生长P型氮化镓层，所述N型氮化镓层、发光层及P型氮化镓层构成每个芯片的外延层；
[0015]步骤二、在P型氮化镓层上覆盖反射层或电流扩展层；
[0016]步骤三、在外延层上形成沟槽及N电极孔，所述沟槽的深度至衬底表面并露出衬底，所述N电极孔贯穿P型氮化镓层、发光层直到N型氮化镓层表面；
[0017]步骤四、在外延层和反射层或电流扩展层的表面覆盖第一绝缘层，第一绝缘层填充沟槽和N电极孔；
[0018]步骤五、在第一绝缘层上形成深至反射层或电流扩展层表面的P型接触孔和深至N型氮化镓层表面的N型接触孔；
[0019]步骤六、在第一绝缘层上形成具有布线图案的P型电极和N型电极:在部分第一绝缘层上以及P型接触孔内沉积P型电极，在部分第一绝缘层上以及N型接触孔内沉积N型电极，在P型电极或N型电极上形成贯穿至所述第一绝缘层表面的环形的散热凹槽；
[0020]步骤七，形成第二绝缘层，第二绝缘层覆盖P型电极、N型电极的表面以及位于P型电极和N型电极之间的第一绝缘层的表面，并填充满散热凹槽；
[0021]步骤八、在第二绝缘层形成与N型电极表面连接的N型电极接触孔、与P型电极表面连接的P型电极接触孔、以及贯穿至P型电极或N型电极表面的散热孔，所述散热孔在水平面上的投影位于散热凹槽内；
[0022]步骤九、在部分第二绝缘层表面上及N型电极接触孔内形成N焊盘，在部分第二绝缘层表面上及P型电极接触孔内形成P焊盘，N焊盘通过N型电极接触孔与和N型电极相接触，P焊盘通过P型电极接触孔和P型电极相接触；在所述散热孔内填充导热柱，所述导热柱的顶部与所述第二绝缘层表面平齐或露出于所述第二绝缘层。
[0023]本发明倒装LED芯片制备方法更进一步的技术方案为:所述导热柱的顶部与N焊盘、P焊盘相连，或者所述导热柱覆盖于部分第二绝缘层上，并填充满所述散热孔。
[0024]由以上技术方案可知，本发明在N型电极或P型电极上设置穿过第二绝缘层的导热柱，导热柱顶部露出第二绝缘层或与P焊盘、N焊盘相接触，导热柱可以直接将发光层产生的热量向外导出或导出至P焊盘和N焊盘，不必再经过第二绝缘层，使得芯片散热速度更快，散热效果更好，发热少；而且P焊盘和N焊盘倒装接触面积大，且发光层离基板近，可以很容易的将热量导出。此外，第二绝缘层优选采用具备一定弹性的材料，能够吸收导致LED芯片内部损害的热应力，从而保证LED芯片工作的可靠性。
【附图说明】
[0025]图1为本发明实施例1的芯片的结构示意图；
[0026]图2为本发明实施例1的芯片形成外延层的结构示意图；
[0027]图3为本发明实施例1的芯片形成反射层的结构示意图；
[0028]图4为本发明实施例1的芯片形成沟槽和N电极孔的结构示意图；
[0029]图5为本发明实施例1的芯片形成第一绝缘层的结构示意图；
[0030]图6a为本发明实施例1的芯片形成P型接触孔和N型接触孔的结构示意图；
[0031]图6b为本发明实施例1的芯片形成P型接触孔和N型接触孔的俯视图；
[0032]图7a为本发明实施例1的芯片形成N型电极和P型电极及散热凹槽的结构示意图；
[0033]图7b为本发明实施例1的芯片形成N型电极和P型电极及散热凹槽的俯视图；
[0034]图8为本发明实施例1的芯片形成第二绝缘层的结构示意图；
[0035]图9a为本发明实施例1的芯片形成N型电极接触孔和P型电极接触孔的结构示意图；
[0036]图9b为本发明实施例1的芯片形成N型电极接触孔和P型电极接触孔的俯视图；
[0037]图10为本发明实施例2的芯片的结构示意图；
[0038]图1la为本发明实施例3的芯片形成散热凹槽的结构示意图；
[0039]图1lb为图1la另一个方向的视图；
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