一种led倒装芯片及其制备方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体光电芯片技术领域，尤其涉及一种LED倒装芯片及其制备方法。【【背景技术】】
[0002]通常，通过用金属有机化学汽相沉积(MOCVD)、分子束外延(MBE)或其它外延技术在蓝宝石、碳化硅或其它适当的衬底上外延地生长不同组成和掺杂剂浓度的半导体层的叠层来制造III族氮化物发光器件。该叠层常常包括用例如Si掺杂的在衬底上形成的一个或多个η型层、在形成于一个或多个η型层上的有源区中的一个或多个发光层、以及在有源区上形成的用例如Mg掺杂的一个或多个P型层。在η和P型区上形成电接触，常常将III族氮化物器件形成为倒置或倒装芯片器件，其中，在半导体结构的同一侧形成N和P接触两者，并且从与接触相对的半导体结构的那侧提取光。
[0003]常常使用银作为反射性P接触且已知其易受由机械应力、化学反应或电迀移引发的输运影响。例如，在图1中举例说明了具有银P接触的III族氮化物LED且在美国专利6，946，685中对其进行了描述。US 6,946,685教导了 “银电极金属化在存在湿气和电场(诸如，例如由于在器件的接触处施加工作电压而逐渐产生的场)的情况下经受电化学迀移。银金属化到器件的PN结的电化学迀移导致跨越结的交流旁路路径，其降低器件的效率。
[0004]图1举例说明包括半导体结构的发光器件，该半导体结构包括在II1-V族氮化物半导体的η型层120与III族氮化物半导体的P型层140之间的发光有源区130Α。在P型层上沉积包括银金属的P电极160，并将η电极(图1中未示出)与η型层藕合。提供了能够用来跨越所述电极施加电信号以引起来自有源区的光发射的手段，并且提供了用于防止银金属从P电极朝向有源区的电化学迀移的迀移阻挡层175，其中，迀移阻挡层175是导电防护片;导电防护片完全包围银，覆盖银金属P电极的边缘。而且，由金属构成的迀移阻挡层175通常为含有Ti或W的材料制成，然而Ti/W材料吸收可见光，所以覆盖Ag电极后露出的部分会形成〃黑边〃 10吸收可见光，从而降低LED的光效。
[0005]在图1所示的器件中，为了用导电防护片(迀移阻挡层175)密封银接触，迀移阻挡层175完全包裹并密封银，反射性P电极160的边缘112与迀移阻挡层175的边缘之间的带称为〃黑带"10;因为其不是如银P电极160—样是反射性的，光被黑带吸收会降低器件的效率。
【
【发明内容】
】
[0006]本发明的目的在于改善LED倒装芯片内部结构而提升LED的效率和亮度，提供一种LED倒装芯片及其制备方法。
[0007]为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是:
[0008]—种LED倒装芯片，包括衬底、N焊盘和P焊盘，所述衬底自下至上依次层状叠加的设置有N型层、发光层、P型层和反射层，N型层、发光层、P型层和反射层采用蚀刻工艺露出衬底的上表面形成一沟槽，纵横设置的沟槽将衬底上的N型层、发光层、P型层和反射层分割成彼此相互绝缘独立的多个芯片;所述芯片表面形成贯穿反射层、P型层、发光层且与N型层连通的Vb N电极孔;所述芯片上反射层采用蒸镀及光刻工艺后与P型层上表面之间形成台阶；所述反射层的上表面以及四周侧壁面采用溅射或喷涂工艺覆盖有第一绝缘层，所述反射层上表面上侧的第一绝缘层上表面采用光刻和蚀刻技术开设有多个与反射层上表面贯通的第一接触孔;所述反射层上表面上侧对应的第一绝缘层上表面采用溅射或蒸镀工艺形成覆盖其上表面、或者所述P型层外露上表面采用溅射或蒸镀工艺形成包裹整个第一绝缘层上表面以及四周侧壁面且覆盖P型层外露上表面部分或全部的具有布线图案的P引线电极，所述P引线电极通过第一接触孔与反射层导电连接;所述N电极孔内采用溅射或蒸镀工艺形成与N型层导电连接的N引线电极;所述N引线电极与P引线电极采用相同的具有高反射性能材料同时沉积形成;所述沟槽的表面、所述N电极孔与N引线电极之间所形成的间隙、以及N电极孔外边缘采用溅射或喷涂工艺覆盖有另外一部分的第一绝缘层，并在另外一部分的第一绝缘层基础上采用溅射或喷涂工艺覆盖P型层外露上表面、N引线电极的外露表面、以及P引线电极的外露表面形成第二绝缘层;或者在未覆盖有另外一部分的第一绝缘层基础上，在所述沟槽的表面、所述N电极孔与N引线电极之间所形成的间隙、P型层外露上表面、以及P引线电极的外露表面采用溅射或喷涂工艺一次性覆盖形成第二绝缘层;所述第二绝缘层上表面采用光刻和蚀刻技术开设有与N引线电极上表面贯通的N型接触孔，所述第二绝缘层上表面采用光刻和蚀刻技术还开设有与P引线电极上表面贯通的P型接触孔;所述N焊盘通过第二绝缘层设置的N型接触孔与N引线电极导电连接，所述P焊盘通过第二绝缘层设置的P型接触孔与P引线电极导电连接，所述P焊盘与N焊盘之间采用印刷和电镀技术相互绝缘。
[0009]优选地，所述衬底为蓝宝石衬底，所述N型层为N型氮化镓层，所述P型层为P型氮化镓层。
[0010]优选地，所述芯片表面均匀分布有多个N电极孔。
[0011]优选地，所述P焊盘与P引线电极之间的第二绝缘层上均匀分布有多个便于两者导电连接的P型接触孔。
[0012]优选地，所述N引线电极为圆柱形状。
[0013]优选地，所述N引线电极和P引线电极均采用Cr、Al、N1、T1、Au、Pt中一种材料或其中至少两种以上的合金制成。
[0014]优选地，所述P焊盘和N焊盘均采用铝、镍、钛、铂金、金中一种材料制成且厚度均为0.5um?2um，所述P焊盘与N焊盘之间的间隔为等于或大于150um。
[0015]该发明第二发明目的，提供一种LED倒装芯片的制备方法，制该备方法包括以下步骤:
[0016]步骤一，在蓝宝石衬底上，通过金属有机化合物化学气相沉淀方法，在蓝宝石衬底的上表面上生长外延层，所述外延层生长过程依次为:在蓝宝石衬底表面生长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；
[0017]步骤二，采用蒸镀及光刻工艺，覆盖反射层所述反射层采用铝、银中一种材料或两者制成的合金材料；
[0018]步骤三，通过对外延层采用ICP蚀刻工艺，在所述外延层形成沟槽，所述沟槽露出蓝宝石衬底的表面，使蓝宝石衬底上的外延层形成彼此相互绝缘独立的芯片，同时对芯片进行刻蚀，在所述芯片表面形成贯穿反射层、P型氮化镓层、发光层、直到停留在N型氮化镓层表面上的N电极孔，N电极孔的数量为多个并且在芯片表面均匀分布；
[0019]步骤四，通过采用蒸镀及光刻工艺，在反射层与P型氮化镓层表面形成台阶；
[0020]步骤五，所述反射层的上表面以及四周侧壁面采用溅射或喷涂工艺覆盖有第一绝缘层，所述反射层上表面上侧对应的第一绝缘层上表面采用光刻和蚀刻技术开设有多个与反射层上表面贯通的第一接触孔，所述第一绝缘层为一厚度为0.2um?2.5um采用氮化铝、二氧化硅、氮化硅、三氧化二铝、布拉格反射层DBR、硅胶、树脂或丙烯酸之其一制成；
[0021 ]步骤六，通过溅射或蒸镀工艺，在P型氮化镓层外露上表面形成包裹其上侧整个第一绝缘层上表面以及四周侧壁面且覆盖P型氮化镓层外露上表面全部的具有布线图案的P引线电极，同时在N电极孔内采用溅射或蒸镀工艺形成圆柱形N引线电极，所述N引线电极与N型氮化镓层电连接形成欧姆接触，所述P引线电极通过第一接触孔与反射层导电连接，所述N引线电极和P引线电极均采用具有高反射性能的Cr、Al、N1、T1、Au、Pt中一种材料或其中至少两种以上的合金且同时沉积形成；
[0022]步骤七，采用溅射或喷涂工艺，在所述沟槽的表面、所述N电极孔与N引线电极之间所形成的间隙、P型氮化镓层外露上表面、以及P引线电极的外露表面，一次性覆盖形成一层厚度为Ium?1um的第二绝缘层，所述第二绝缘层采用氮化铝，二氧化硅，氮化硅，三氧化二铝、有机硅胶之其一制成，所述有机硅胶为不吸收可见光谱并且具备一定弹性的材料；
[0023]步骤八，采用光刻和蚀刻技术在第二绝缘层表面打孔，在第二绝缘层表面分别刻蚀出N型接触孔与P型接触孔，其中，N型接触孔与N引线电极表面相连通，P型接触孔与P引线电极表面相连通，所述芯片表面均匀分布有多个N型接触孔和多个P型接触孔；
[0024]步骤九，在N引线电极、P引线电极的外露表面上、以及位于N引线电极和P引线电极彼此之间的第一绝缘层的表面上，通过印刷和电镀技术制造相互绝缘的N焊盘与P焊盘，其中，N焊盘通过N型接触孔与N引线电极电连接，P焊盘通过P型接触孔与P引线电极电连接，至此，完成整个LED倒装芯片的加工制造。
[0025]该发明第三发明目的，提供一种LED倒装芯片的制备方法，制该备方法包括以下步骤:
[0026]步骤一，在蓝宝石衬底上，通过金属有机化合物化学气相沉淀方法，在蓝宝石衬底的上表面上生长外延层，所述外延层生长过程依次为:在蓝宝石衬底表面生长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；
[0027]步骤二，采用蒸镀及光刻工艺，覆盖反射层所述反射层采用铝、银中一种材料或两者制成的合金材料；
[0028]步骤三，通过对外延层采用ICP蚀刻工艺，在所述外延层形成沟槽，所述沟槽露出蓝宝石衬底的表面，使蓝宝石衬底上的外延层形成彼此相互绝缘独立的芯片，同时对芯片进行刻蚀，在所述芯片表面形成贯穿反射层、P型氮化镓层、发