一种倒装led芯片结构及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体技术，尤其涉及一种倒装发光二极管(Light Emitting D1de，简称LED)芯片结构及其制造方法。
【背景技术】
[0002]倒装LED属于发光二极管的一种，与正装LED相比，倒装LED的出光面设置于芯片靠近衬底的一侧，由于其特殊的结构使得它具备耐大电流、电压低、光效高、无需打线等优势，近年来受到越来越多的重视。
[0003]倒装LED芯片一般被设计成矩形，其结构自下而上包含有衬底、外延层、电流扩展层、反射层(可由电流扩展层兼做)、绝缘层、焊接层等结构。其中外延层自下而上一般为缓冲层、本征半导体层、第一半导体层、发光层、与第一半导体层电性相异的第二半导体层。现有技术中，倒装LED芯片位于边缘一圈的外延层将被完全移除掉形成一隔离槽，这与正装结构LED芯片工艺中仅将边缘一圈的外延层移除至第一半导体层处有显著不同。其原因在于，芯片经过切割裂片后，其侧壁将完全裸露在外，两种封装结构的焊线方式不同:正装LED芯片由金属线焊接引入，焊盘接触面积小，位置精确可控，几乎不会出现两极焊盘同时接触到芯片侧壁的情况；而倒装LED芯片是采用锡膏、银胶等导电粘接材料将芯片的正负焊接层直接粘结在封装基板的对应正负位置上。多数情况下当锡膏或银胶涂布不均，或胶量过大时，芯片与其粘接时锡膏或银胶会溢流出焊盘区域，容易粘接在芯片侧壁。若芯片侧壁存在有第一半导体层，则鉴于第一半导体层的导电性，注入电流将通过第一半导体层连通正负焊盘，导致漏电、电路不良等异常情况发生。为了避免上述情况，在倒装LED芯片中，会在芯片的表面覆盖有一层绝缘保护层，隔离层的表面也被绝缘保护层保护，但是在保护层膜质较脆、粘附性不佳的情况下，倘若切割裂片施力不当，位于芯片边缘断开处的保护层就有可能碎裂、脱落，从而失去保护功效，此时若有可以导电的第一半导体层存在，遇到上述焊接不良，也会导致芯片漏电、电路不良等异常的发生。
[0004]但是，在倒装LED芯片中，将芯片边缘一圈的外延层完全移除掉形成隔离槽比较不易，外延层的厚度一般在5-7um，现有技术手段中主要依靠电感親合等离子体(InductiveCoupled Plasma，简称ICP)刻蚀方法进行刻蚀移除芯片边缘一圈的外延层形成隔离槽。具体的，首先，需要制造高选择比的掩蔽层，用于保护芯片有效区域，掩蔽层的材料可以是金属、氧化物、光刻胶等；然后，要施以光刻、湿法腐蚀等手段裸露出隔离槽轮廓，再经过长时间或多次ICP刻蚀形成隔离槽；最后，清洗移除剩余的掩蔽层。掩蔽层的材料的获得和制造本身颇为不易，ICP刻蚀耗时较长，对ICP刻蚀设备产能利用率有很大影响。因此，现有技术的方法工序复杂且工艺控制及维护也比较困难。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种倒装LED芯片结构及其制造方法，以解决现有技术中在LED芯片结构的隔离槽的工艺复杂的问题。
[0006]本发明第一方面提供一种倒装发光二极管LED芯片结构，包括:
[0007]衬底；
[0008]外延层，位于所述衬底之上，所述外延层自下而上依次包括:缓冲层、本征半导体层、第一半导体层、发光层和第二半导体层，所述第一半导体层的电性和所述第二半导体层的电性相反；
[0009]电流扩展层，位于所述第二半导体层之上；
[0010]反射层，部分或全部位于所述电流扩展层之上；
[0011]隔离槽，所述隔离槽位于相邻的两个芯片的边框位置，所述隔离槽由激光镭射切割得到，所述隔离槽自上而下贯穿所述外延层，并延伸至所述衬底，所述倒装LED芯片结构上包括多颗芯片；
[0012]绝缘保护层，覆盖在所述隔离槽以及所述多颗芯片的上表面；
[0013]焊接金属层，部分位于所述绝缘层保护层之上。
[0014]可选的，所述隔离槽的开口呈V型或U性，所述隔离槽的开口宽度为4-8微米，所述隔离槽的深度为8-20微米。
[0015]本发明第二方面提供一种倒装LED芯片结构的制造方法，所述方法用于制造第一方面提供的倒装LED芯片结构，所述方法包括:
[0016]形成位于衬底上的外延层，所述外延层自下而上依次包括:缓冲层、本征半导体层、第一半导体层、发光层和第二半导体层，所述第一半导体层的电性和所述第二半导体层的电性相反；
[0017]在所述外延层上形成非永久保护层；
[0018]根据芯片的预设尺寸在所述外延层的表面上进行激光镭射切割，形成切痕，所述切痕形成的矩形区域为单颗芯片的位置，所述切痕延伸至所述衬底，所述倒装LED芯片结构上包括多颗芯片；
[0019]分别在所述多颗芯片的上表面形成掩蔽层，对所述倒装LED芯片结构进行处理去除所述切痕内壁的第二半导体层、发光层以及部分第一半导体层形成隔离槽；
[0020]去除所述掩蔽层，形成电流扩展层、反射层和绝缘保护层，其中，所述电流扩展层位于所述第二半导体层之上，所述反射层部分或全部位于所述电流扩展层之上，所述绝缘保护层覆盖在所述隔离槽以及所述多颗芯片的上表面；
[0021]形成焊接金属层，所述焊接金属层部分位于所述绝缘保护层之上；
[0022]对所述倒装LED芯片结构进行裂片，形成所述多颗芯片。
[0023]可选的，所述对所述倒装LED芯片结构进行处理去除所述切痕内壁的第二半导体层、发光层以及部分第一半导体层形成隔离槽，包括:
[0024]对所述倒装LED芯片结构进行电感耦合等离子体ICP刻蚀，以去除所述切痕内壁的第二半导体层、发光层以及部分第一半导体层形成所述隔离槽，所述多颗芯片由于所述掩蔽层的保护不被刻蚀。
[0025]可选的，所述对所述倒装LED芯片结构进行处理去除所述切痕内壁的第二半导体层、发光层以及部分第一半导体层形成隔离槽，包括:
[0026]将所述倒装LED芯片结构置于200-400°C的强酸中3_10分钟，通过所述强酸对所述倒装LED芯片结构的切痕内壁进行腐蚀，去除所述第二半导体层、所述发光层以及所述第一半导体层的部分形成所述隔离槽，所述多颗芯片由于所述掩蔽层的保护不被所述强酸腐蚀，所述强酸为浓硫酸、浓磷酸、浓硫酸和浓磷酸形成的混合酸。
[0027]可选的，所述隔离槽的开口呈V型或U性，所述隔离槽的开口宽度为4-8微米，所述隔离槽的深度为8-20微米。
[0028]可选的，所述对所述倒装LED芯片结构进行裂片，形成所述多颗芯片，包括:
[0029]对所述倒装LED芯片结构进行研磨减薄，并对所述衬底进行隐形切割，所述隐形切割所形成的切痕与所述隔离槽在垂直方向上处在同一轴线位置，在所述衬底一侧施力，以使所述倒装LED芯片结构从背面断裂。
[0030]可选的，所述非永久保护层的材料包括:金属、非金属氧化物、可旋涂有机材料。
[0031]本发明提供的倒装LED芯片结构及其制造方法，所述方法采用激光表面浅切割用以形成切痕，再经过ICP刻蚀处理或其他处理方法对切痕表面进行处理，获得与现有技术具有相同功用的隔离槽，隔离槽上覆盖有绝缘保护层，经切割分离后可对芯片侧壁断面的外延层构成完整有效的阻隔保护，避免了芯片封装过程中漏电、电路不良等情况的发生。与现有技术手段相比，结构性能可靠，工艺手段简单易实施。
【附图说明】
[0032]图1为本发明实施例一提供的倒装LED芯片结构的侧视图；
[0033]图2为本发明实施例二提供的倒装LED芯片结构的制造方法的流程图；
[0034]图3为激光镭射切割后形成的切痕与芯片、切割道之间的相对位置的示意图；
[0035]图4为经激光镭射切割后形成的切痕的侧面图；
[0036]图5为采用本实施例的方法形成的一种隔离槽的侧面图；
[0037]图6为倒装LED芯片结构减薄后隐形切割位置与施力劈裂方向位置示意图；
[0038]图7为根据本实施例的方法获得的倒装LED芯片结构局部放大图。
[0039]附图标记说明:
[0040]10:衬底；
[0041]11:外延层；
[0042]110:缓冲层；
[0043]ill:第一半导体层；
[0044]112:发光层；
[0045]113:第二半导体层；
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