倒装led芯片及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种倒装LED芯片及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 传统的正装结构led芯片，P型GaN掺杂困难导致空穴载流子浓度低下和不易长 厚而导致电流不易扩散，当前普遍采用在P型GaN表面制备超薄金属薄膜或ITO薄膜的方 法达到电流得均匀扩散。但是金属薄膜电极层要吸收部分光降低出光效率，如果厚度减薄 反过来又限制电流扩散层在P型GaN层表面实现均匀和可靠的电流扩散。ITO透光率虽然 高达90%，但电导率却不及金属，电流的扩散效果亦有限。而且这种结构的电极和引线做 到出光面，工作时会挡住部分光线。因此，这种P型接触结构制约了LED芯片的工作电流大 小。另一方面，这种结构的PN结热量通过蓝宝石衬底导出，鉴于蓝宝石的导热系数很低，对 大尺寸的功率型芯片来说导热路径较长，这种LED芯片的热阻较大，工作电流也受到限制。 [0003] 为了克服正装led芯片的这些不足，业界提出一种倒装LED芯片（Flipchip)结 构。如图1所示，包括蓝宝石衬底1、外延层2和焊接层3。在进行封装时首先制备具有适合 共晶焊接的大尺寸倒装LED芯片，同时制备相应尺寸的散热载基板4,并在其上制作共晶焊 接电极的金导电层和引出导电层，例如超声波金丝球焊点5。然后，利用共晶焊接设备将大 尺寸倒装LED芯片与散热载基板4通过超声波金丝球焊点5焊接在一起。在这种结构中， 光从蓝宝石衬底取出。由于光不从电流扩散层出射，这样不透光的电流扩散层可以加厚，可 以均匀倒装LED芯片的电流密度分布。同时这种结构还可以将PN结的热量直接通过金导 电层或金属凸点导给热导系数比蓝宝石高3~5倍的的硅衬底，散热效果更优；而且在PN 结与P电极之间增加了一个光反射层，又消除了电极和引线的挡光，因此这种结构具有电、 光、热等方面较优的特性。由于其兼顾出光效率高和散热性好的优点，目前国内外多家公司 开始加大对倒装LED芯片的研发投入。
[0004] 倒装LED芯片的出光效率是一个制约因素，业界通常通过出光面的粗化提升出光 效率。主要有两种方法：1、利用SiC衬底芯片，使用衬底图形化的方法进行出光效率的提 升；2、利用A1203衬底和晶能光电使用Si衬底制备的芯片，使用激光剥离技术结合湿法腐 蚀（如KOH)的方法进行出光面的粗化。存在难点主要有需要保护芯片正面结构、需要额外 制备掩膜、工艺条件控制严格等，因此，难度系数较大。另外，通过减薄蓝宝石衬底制备的倒 装LED芯片，是没有进行出光面的粗化。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于，提供一种倒装LED芯片及其制造方法，提高倒装LED芯片的出 光效率，避免对芯片正面的影响，并降低制作成本。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供一种倒装LED芯片的制造方法，包括：
[0007] 提供前端结构，所述前端结构包括蓝宝石衬底，依次形成于所述蓝宝石衬底正面 上的N型氮化镓层、量子阱层和P型氮化镓层；
[0008] 在所述前端结构表面上形成欧姆接触层，并进行图案化，暴露出所述P型氮化镓 层；
[0009] 在所述欧姆接触层上形成反射层，并进行图案化，暴露出所述P型氮化镓层；
[0010] 刻蚀暴露出的P型氮化镓层、量子阱层形成第一电极接触孔；
[0011] 在所述第一电极接触孔中形成第一电极，并形成与反射层相连接的第二电极；
[0012] 对所述蓝宝石衬底背面进行减薄，并在所述蓝宝石衬底背面形成粗糙氧化铝层。
[0013] 可选的，对于所述的倒装LED芯片的制造方法，所述粗糙氧化铝层的厚度为 I〇A-50(_im，表面粗糙度为Ra〈0. 4ym。
[0014] 可选的，对于所述的倒装LED芯片的制造方法，所述粗糙氧化铝层通过电子束、溅 射或离子辅助沉积方式的一种一种或多种，一层或分层形成。
[0015] 可选的，对于所述的倒装LED芯片的制造方法，所述粗糙氧化铝层通过整个背面 生长形成，或者分区域生长形成。
[0016] 可选的，对于所述的倒装LED芯片的制造方法，在刻蚀形成第一电极接触孔之后， 在形成第一电极和第二电极之前，还包括：
[0017] 形成隔离层，所述隔离层覆盖所述反射层及第一电极接触孔的侧壁，所述隔离层 还暴露出部分反射层。
[0018] 可选的，对于所述的倒装LED芯片的制造方法，通过CMP工艺减薄所述蓝宝石衬 底。
[0019] 相应的，本发明还提供一种由上述的倒装LED芯片的制造方法制得的倒装LED芯 片，包括：
[0020] 蓝宝石衬底，依次形成于所述蓝宝石衬底正面上的N型氮化镓层、量子阱层和P型 氮化镓层；
[0021] 形成于所述P型氮化镓层上的欧姆接触层；
[0022] 形成于所述欧姆接触层上的反射层；
[0023] 贯穿所述反射层、欧姆接触层、P型氮化镓层及量子阱层的第一电极接触孔，第一 电极形成于所述第一电极接触孔中并与N型氮化镓层相连接；第二电极与所述反射层相连 接；
[0024] 形成于所述蓝宝石衬底背面的粗糙氧化铝层。
[0025] 可选的，对于所述的倒装LED芯片，还包括隔离层，所述隔离层覆盖所述反射层及 第一电极接触孔的侧壁，所述第二电极贯穿所述隔离层。
[0026] 本发明提供的倒装LED芯片及其制造方法中，在蓝宝石衬底的背面（即出光面） 进行减薄后，形成了粗糙氧化铝层。相比现有技术，这一层表面粗糙的同衬底材料一致的氧 化铝层，达到表面粗化提升出光效率的效果，也克服了现有技术中容易对正面产生影响、成 本高等缺陷，因此制备成本低、工艺复杂程度低、易实现大规模量产。
【附图说明】
[0027] 图1为现有技术中的倒装LED芯片的结构示意图；
[0028] 图2为本发明实施例中倒装LED芯片的制造方法的流程图；
[0029] 图3-图9为本发明实施例中倒装LED芯片的制造方法的过程中器件结构的示意 图。
【具体实施方式】
[0030] 下面将结合示意图对本发明的倒装LED芯片及其制造方法进行更详细的描述，其 中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而 仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知 道，而并不作为对本发明的限制。
[0031] 为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能 和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开 发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的 限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费 时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
[0032] 在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要 求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非 精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0033] 本发明的核心思想在于，提供一种倒装LED芯片及其制造方法，在蓝宝石衬底的 背面（即出光面）进行减薄后，形成了粗糙氧化铝层。达到表面粗化提升出光效率的效果， 也克服了现有技术中容易对正面产生影响、成本高等缺陷，因此制备成本低、工艺复杂程度 低、易实现大规模量产。
[0034] 以下列举所述倒装LED芯片及其制造方法的较优实施例，以清楚说明本发明的内 容，应当明确的是，本发明的内容并不限制于以下实施例，其他通过本领域普通技术人员的 常规技术手段的改进亦在本发明的思想范围之内。
[0035] 请参考图2,并结合图3-图9,其中图2为本发明实施例中倒装LED芯片的制造方 法的流程图；图3~图9为本发明实施例中倒装LED芯片的制造方法的过程中器件结构的 示意图。
[0036] 如图2所示，所述倒装LED芯片及其制造方法包括