一种晶圆级薄膜倒装led芯片的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于半导体技术领域，尤其涉及一种晶圆级薄膜倒装LED芯片的制备方法。
【背景技术】
[0002]目前高亮度LED已成为LED行业发展的重点，广泛应用于室内外照明。为了加快LED照明的普及，降低其制造成本是必经之路。倒装芯片(Flip-Chip)由于散热好、出光效率高而且免打线，已经成为各家LED公司发展的重点。目前的倒装芯片都是在透明衬底(例如蓝宝石衬底和SiC衬底)上制备的，但是透明衬底对光有一定的吸收，且为五面发光，对配光要求更高。更为重要的是目前这种制备倒装芯片的方法不适用于非透明的衬底外延技术，例如娃衬底，而娃衬底外延技术已经被认为是未来降低LED成本的最佳选择之一。所以市面上已经有剥离了衬底的薄膜倒装芯片，薄膜倒装芯片除了具有倒装芯片的免打线的优势外还具有薄膜芯片出光形貌好的优点。但是这种薄膜倒装芯片的制造方法为芯片级单颗制作而非晶圆级，生产效率不高，对支撑基板浪费也大，并不是一个低成本的方案。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种晶圆级薄膜倒装LED芯片的制备方法，不受外延衬底限制，而且可以直接做成白光LED芯片，生产效率高，成本低。
[0004]为了解决本发明的技术问题，本发明提供一种晶圆级薄膜倒装LED芯片的制备方法，该方法包括在生长衬底上依次生长缓冲层、N型GaN层、多量子阱层、P型GaN层和反射金属层，在所述反射金属层表面部分区域刻蚀至暴露出N型GaN层形成N电极孔和第一沟槽，在所述反射金属层上沉积一层第一绝缘层，所述第一绝缘层覆盖了所述N电极孔的侧壁及所述第一沟槽，在所述覆盖在反射金属层上的第一绝缘层的部分区域形成多个P电极孔，所述P电极孔的深度至反射金属层，在所述第一绝缘层上沉积一层电流扩散金属层，所述电流扩散金属层覆盖了所述N电极孔和P电极孔，该方法还包括在所述电流扩散金属层的部分区域形成多个第一凹槽和第二沟槽，所述第一凹槽和第二沟槽的深度至第一绝缘层，在所述电流扩散金属层上沉积一层第二绝缘层，所述第二绝缘层覆盖了所述第一凹槽和第二沟槽与第一绝缘层连通，在所述第二绝缘层的部分区域形成多个第二凹槽，所述第二凹槽的深度至电流扩散金属层，在所述第二绝缘层上制备导电柱子，所述导电柱子覆盖了所述第二凹槽，并互相隔离，在所述导电柱子四周填充绝缘材料层，所述绝缘材料层覆盖了整个晶圆片，对所述晶圆片上的绝缘材料层做平坦化处理，使导电柱子暴露，剥离生长衬底和缓冲层使N型GaN层暴露，沿着沟槽进行切割，形成单颗芯片。
[0005]优选地，所述反射金属层的材料为下列中的一种:Ag、Al、N1、N1-Ag合金、Al-Ni合金、Ag-N1-Al 合金。
[0006]优选地，所述第一绝缘层和第二绝缘层的材料为下列中的一种或多种:Si02、SiN、A1203o
[0007]优选地，所述导电柱子的材料为下列材料中的一种或多种:金属、半导体。
[0008]优选地，所述制备导电柱子的方法为下列方法中的一种或多种:压焊、植球、电镀、化学镀。
[0009]优选地，所述绝缘材料层的材料为下列中的一种或多种:硅胶、水玻璃、环氧树脂、
聚酰亚胺、光刻胶、塑料。
[0010]优选地，所述制备方法还包括对N型GaN层进行表面粗化处理。
[0011]优选地,所述制备方法还包括在N型GaN层表面放置突光薄膜制成白光LED芯片。
[0012]本发明的有益效果:
本发明给出了一种晶圆级薄膜倒装芯片的制备方法，该制备方法生产效率高、成本低。采用本发明的方法制备的薄膜倒装芯片免打线而且很容易做成白光，给降低LED照明成本提供了一种解决方案。
【附图说明】
[0013]图1至图10为本发明一个实施例的制备过程的示意图。
[0014]图中标识说明:
1为生长衬底，2为缓冲层，3为N型GaN层，4为多量子阱层，5为P型GaN层，6为反射金属层，7为第一沟槽,8为N电极孔,9为第一绝缘层，10为P电极孔,11为电流扩散金属层，12为第一凹槽，13为第二沟槽，14为第二绝缘层，15为第二凹槽，16为导电柱子，17为绝缘材料层。
【具体实施方式】
[0015]如图1至图10所示，本发明提供一种晶圆级薄膜倒装LED芯片的制备方法。
[0016]如图1所示在生长衬底1上依次生长缓冲层2、N型GaN层3、多量子阱层4、P型GaN层5和反射金属层6。
[0017]如图2所示，在所述反射金属层6的表面部分区域刻蚀至暴露出N型GaN层形成第一沟槽7和N电极孔8。
[0018]如图3所示，在反射金属层6上沉积一层第一绝缘层9，第一绝缘层9覆盖了第一沟槽7及N电极孔8的侧壁，在所述覆盖在反射金属层6上的第一绝缘层9的部分区域形成多个P电极孔10，所述P电极孔10的深度至反射金属层6，如图4所示。
[0019]如图5所示，在第一绝缘层9上沉积一层电流扩散金属层11，所述电流扩散金属层11覆盖了 N电极孔8和P电极孔10，在所述电流扩散金属层11的部分区域形成多个第一凹槽12和第二沟槽13，所述第一凹槽12和第二沟槽13的深度至第一绝缘层9。
[0020]如图6所示，在电流扩散金属层11上沉积一层第二绝缘层14，第二绝缘层14覆盖了第一凹槽12和第二沟槽13从而与第一绝缘层9连通，在第二绝缘层14的部分区域形成一个第二凹槽15，所述第二凹槽15的深度至电流扩散金属层11。
[0021]如图7所示，采用植球法在所述第二绝缘层14上形成导电柱子16，导电柱子16的个数与第二凹槽14的个数相符并覆盖了第二凹槽14。
[0022]如图8所示，在金属柱子16的四周填充一绝缘材料17，所述绝缘材料17覆盖了整个晶圆片。如图9所示，对绝缘层材料17进行平坦化处理，暴露出金属柱子15。剥离生长衬底1和缓冲层2，暴露出N型GaN层，沿沟槽进行切割，形成单颗芯片，如图10所示。
[0023]以上所述，仅为本发明中的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变换或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【主权项】
1.一种晶圆级薄膜倒装LED芯片的制备方法，包括 在生长衬底上依次生长缓冲层、N型GaN层、多量子阱层、P型GaN层和反射金属层；其特征在于，在所述反射金属层表面部分区域刻蚀至暴露出N型GaN层形成N电极孔和第一沟槽； 在所述反射金属层上沉积一层第一绝缘层，所述第一绝缘层覆盖了所述N电极孔的侧壁及所述第一沟槽； 在所述覆盖在反射金属层上的第一绝缘层的部分区域形成多个P电极孔，所述P电极孔的深度至反射金属层； 在所述第一绝缘层上沉积一层电流扩散金属层，所述电流扩散金属层覆盖了所述N电极孔和P电极孔； 在所述电流扩散金属层的部分区域形成多个第一凹槽和第二沟槽，所述第一凹槽和第二沟槽的深度至第一绝缘层； 在所述电流扩散金属层上沉积一层第二绝缘层，所述第二绝缘层覆盖了所述第一凹槽和第二沟槽与第一绝缘层连通； 在所述第二绝缘层的部分区域形成多个第二凹槽，所述第二凹槽的深度至电流扩散金属层； 在所述第二绝缘层上制备导电柱子，所述导电柱子覆盖了所述第二凹槽，并互相隔离； 在所述导电柱子四周填充绝缘材料层，所述绝缘材料层覆盖了整个晶圆片； 对所述晶圆片上的绝缘材料做平坦化处理，使导电柱子暴露； 剥离生长衬底和缓冲层使N型GaN层暴露； 沿着沟槽进行切割，形成单颗芯片。2.根据权利要求1所述的一种晶圆级薄膜倒装LED芯片的制备方法，其特征在于所述反射金属层的材料为下列中的一种:Ag、Al、N1、N1-Ag合金、Al_Ni合金、Ag_Ni_Al合金。3.根据权利要求1所述的一种晶圆级薄膜倒装LED芯片的制备方法，其特征在于所述第一绝缘层和第二绝缘层的材料为下列中的一种或多种:Si02、SiN、Al203。4.根据权利要求1所述的一种晶圆级薄膜倒装LED芯片的制备方法，其特征在于所述导电柱子的材料为下列材料中的一种或多种:金属、半导体。5.根据权利要求1所述的一种晶圆级薄膜倒装LED芯片的制备方法，其特征在于所述制备导电柱子的方法为下列方法中的一种或多种:压焊、植球、电镀、化学镀。6.根据权利要求1所述的一种晶圆级薄膜倒装LED芯片的制备方法，其特征在于所述绝缘材料层的材料为下列中的一种或多种:硅胶、水玻璃、环氧树脂、聚酰亚胺、光刻胶、塑料。7.根据权利要求1所述的一种晶圆级薄膜倒装LED芯片的制备方法，其特征在于所述制备方法还包括对N型GaN层进行表面粗化处理。8.根据权利要求1或6所述的一种晶圆级薄膜倒装LED芯片的制备方法，其特征在于所述制备方法还包括在N型GaN层表面放置荧光薄膜制成白光LED芯片。
【专利摘要】本发明提供一种晶圆级薄膜倒装LED芯片的制备方法，该方法是通过制备导电柱子将芯片的电极引出并通过在导电柱子周围填充绝缘材料进行绝缘。本发明的制备方法不受外延衬底的限制，而且可以直接做成白光LED芯片，生产效率高，成本低。
【IPC分类】H01L33/38, H01L33/00
【公开号】CN105244419
【申请号】CN201410269774
【发明人】封 波, 邓彪, 孙钱, 赵汉民, 王敏
【申请人】晶能光电（常州）有限公司
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2014年6月18日