一种基于导电dbr结构的倒装led芯片及其制作方法
【专利摘要】本发明公开一种基于导电DBR结构的倒装LED芯片及其制作方法，在衬底上依次生长缓冲层、N?GaN层、有源层和P?GaN层，有源层和P?GaN层刻蚀形成台阶并将N?GaN层部分裸露，在P?GaN层台阶上依次形成DBR导电反射层和金属反射层，在N?GaN层的裸露部分设置N金属导电层及电流扩展条，在金属反射层上方以及N金属导电层和N?GaN层裸露部分的上方形成绝缘层；所述绝缘层上形成若干通孔，在绝缘层上分别设置P共金层和N共金层，P共金层通过通孔与金属反射层连接，N共金层通过通孔与N金属导电层连接，绝缘层将N金属导电层与P共金层隔离，将DBR导电反射层与N共金层隔离。本发明提高了发光二极管产品的发光可靠性，降低工艺难度和制作成本。
【专利说明】
一种基于导电DBR结构的倒装LED芯片及其制作方法
技术领域
[0001]本发明涉及发光LED芯片技术领域，特别是一种基于导电DBR结构的倒装LED芯片及其制作方法。
【背景技术】
[0002]为了避免正装LED芯片中因电极挤占发光面积从而影响发光效率，芯片研发人员设计了倒装结构的芯片，即把正装芯片倒置，使发光层激发出的光从芯片的背面即从透明的衬底发出，同时，针对倒装芯片设计出方便LED封装厂的免打线结构，从而，整个芯片称为倒装芯片(FlipChip)，该结构在大功率芯片中较多的用到。倒装LED芯片的优点在于:一是P极电流整面扩散，可通大电流使用；二是尺寸可以做到更小，光学更容易匹配;三是不通过蓝宝石衬底散热，芯片的寿命得到了提升；四是抗静电能力的提升;五是为后续封装工艺发展打下基础。但是现有倒装LED芯片还存在以下缺点:
LED倒装芯片的光需要从背面取出，为了提高光的取出效率，芯片的正面都做有光的反射层，反射层材料分为两种，一种倒装LED芯片采用Ag作为反射层，Ag具有较高的反射率而且能导电，但是由于Ag原子较容易扩散，工艺的简易度和可靠性受到一定的影响，另一种倒装LED芯片采用绝缘的DBR作为反射层，这种结构通常还需要在P层表面加入ITO层(铟锡氧化物半导体透明导电膜)增加电流的扩散。ITO的引入增加的对光的吸收和工艺复杂度。
[0003]有鉴于此，本发明人为克服上述缺陷，提出一种基于导电DBR结构的倒装LED芯片及其制作方法，本案由此产生。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种基于导电DBR结构的倒装LED芯片及其制作方法，以提高发光二极管产品的发光可靠性，降低工艺难度和制作成本。
[0005]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下:
一种基于导电DBR结构的倒装LED芯片，在衬底上依次生长缓冲层、N-GaN层、有源层和P-GaN层，有源层和P-GaN层刻蚀形成台阶并将N-GaN层部分裸露，在P-GaN层台阶上依次形成DBR导电反射层和金属反射层，在N-GaN层的裸露部分设置N金属导电层及电流扩展条，在金属反射层上方以及N金属导电层和N-GaN层裸露部分的上方形成绝缘层；
所述绝缘层上形成若干通孔，在绝缘层上分别设置P共金层和N共金层，P共金层通过通孔与金属反射层连接，N共金层通过通孔与N金属导电层连接，绝缘层将N金属导电层与P共金层隔离，将DBR导电反射层与N共金层隔离。
[0006]所述DBR导电反射层由可导电透明材料膜层交替组成，该可导电透明材料可为ITO或 TiN。
[0007]所述绝缘层由绝缘DBR结构或单层绝缘层构成，构成绝缘DBR结构或单层绝缘层的材料可为 S12，Si3N4ST12 ο
[0008]—种基于导电DBR结构的倒装LED芯片的制作方法，包括以下步骤: 步骤一、在衬底上采用依次生长出缓冲层、N-GaN层、有源层和P-GaN层；
步骤二、采用ICP在有源层和P-GaN层上刻蚀出台阶，裸露出P-GaN层下方的N-GaN层；步骤三、通过蒸镀以及刻蚀在P-GaN层上方依次形成DBR导电反射层和金属反射层，在N-GaN层的裸露部分上方形成N金属导电层以及电流扩展条；
步骤四、在金属反射层上方以及N金属导电层和N-GaN层裸露部分的上方蒸镀绝缘层；步骤五、在绝缘层上刻蚀出若干通孔，其中一组通孔通向位于P-GaN层上方的金属反射层，一组通孔通向N-GaN层上方的N金属导电层；
步骤六、在绝缘层上以剥离的方式形成P共金层和N共金层，其中P共金层通过绝缘层的通孔与金属反射层连接，N共金层通过绝缘层的通孔与N金属导电层连接。
[0009]采用上述方案后，本发明具有以下优点:
1、本发明的倒装LED芯片将电流扩散层以及光反射层合二为一，采用的DBR导电反射层和金属反射层均可以导电和反射，结构上简单，工艺简易度提高，不同于传统的将电流扩散层和光反射层分离的LED芯片结构；
2、本发明不直接采用Ag或其他金属作为导电反射层，降低由金属迀移造成的LED失效，增加了芯片的发光可靠性。
[0010]3、通过对DBR导电反射层的结构膜系的合理设计，可以达到更高的反射率增加光的取出效率和更有效的电流扩散效果增加电流注入效率，
总之，本发明的倒装LED芯片生产流程更为简易，成本较低，发光效率高。
【附图说明】
[0011]图1是本发明基于导电DBR结构的倒装LED芯片的结构示意图；
图2是本发明制作时中间构件的结构示意图；
图3是本发明另一种实施结构示意图。
[0012]标号说明
衬底I，缓冲层2，N-GaN层3，有源层4，P-GaN层5，DBR导电反射层6，金属反射层7，N金属导电层及电流扩展条8，绝缘层9，通孔91，P共金层1，N共金层11。
【具体实施方式】
[0013]如图1所示，本发明揭示的一种基于导电DBR结构的倒装LED芯片，在衬底I上依次生长缓冲层2、N-GaN层3、有源层4和P-GaN层5，有源层和P-GaN层刻蚀形成台阶并将N-GaN层部分裸露，在P-GaN层台阶上依次形成DBR导电反射层6和金属反射层7，在N-GaN层的裸露部分设置N金属导电层及电流扩展条8，在金属反射层7上方以及N金属导电层8和N-GaN层3裸露部分的上方形成绝缘层9;
所述绝缘层9上形成若干通孔91，在绝缘层9上分别设置P共金层10和N共金层11，P共金层10通过通孔91与金属反射层7连接，N共金层11通过通孔与N金属导电层8连接，绝缘层9将N金属导电层8与P共金层10隔离，将DBR导电反射层6与N共金层11隔离。
[0014]所述DBR导电反射层6由可导电透明材料膜层交替组成，该可导电透明材料可为ITO或TiN
所述绝缘层9由绝缘DBR结构或单层绝缘层构成，构成绝缘DBR结构或单层绝缘层的材料可为 Si02，Si3N4 或 Ti02。
[0015]如图3所示，本发明揭示的另一种实施结构，在上述倒装LED芯片的基础上，根据LED芯片的发光要求，刻蚀出的台阶数量可以增加，在其中一个台阶上方的绝缘层开设通孔91，该通孔设置P共金层10，在其中两个台阶中间设置N金属导电层及电流扩展条8，N金属导电层8上方开设通孔91，该通孔设置N共金层11，实现电流扩散，各台阶上依次形成的DBR导电反射层6和金属反射层7反射光。
[0016]一种基于导电DBR结构的倒装LED芯片的制作方法，包括以下步骤:
步骤一、在衬底I上采用依次生长出缓冲层2、N-GaN层3、有源层4和P-GaN层5;
步骤二、采用ICP在有源层4和P-GaN层5上刻蚀出台阶，裸露出P-GaN层5下方的N-GaN层
3，刻蚀出台阶后结构如图2所示；
步骤三、通过蒸镀以及刻蚀在P-GaN层5上方依次形成DBR导电反射层6和金属反射层7，在N-GaN层3的裸露部分上方形成N金属导电层及电流扩展条8;图中所不N金属导电层及电流扩展条8为N金属导电层及电流扩展条结合的简图，故标号8也可指代N金属导电层；
步骤四、在金属反射层7上方以及N金属导电层8和N-GaN层3裸露部分的上方蒸镀绝缘层9 ；
步骤五、在绝缘层9上刻蚀出若干通孔91，其中一个通孔通向位于P-GaN层5上方的金属反射层6，一个通孔通向N-GaN层3上方的N金属导电层8;
步骤六、在绝缘层9上通过蒸镀以及刻蚀形成P共金层10和N共金层11，其中P共金层10通过绝缘层的通孔91与金属反射层7连接，N共金层11通过绝缘层的通孔91与N金属导电层8连接。
[0017]以上仅为本发明的具体实施例，并非对本发明的保护范围的限定。凡依本案的设计思路所做的等同变化，均落入本案的保护范围。
【主权项】
1.一种基于导电DBR结构的倒装LED芯片，其特征在于:在衬底上依次生长缓冲层、N-GaN层、有源层和P-GaN层，有源层和P-GaN层刻蚀形成台阶并将N-GaN层部分裸露，在P-GaN层台阶上依次形成DBR导电反射层和金属反射层，在N-GaN层的裸露部分设置N金属导电层及电流扩展条，在金属反射层上方以及N金属导电层和N-GaN层裸露部分的上方形成绝缘层； 所述绝缘层上形成若干通孔，在绝缘层上分别设置P共金层和N共金层，P共金层通过通孔与金属反射层连接，N共金层通过通孔与N金属导电层连接，绝缘层将N金属导电层与P共金层隔离，将DBR导电反射层与N共金层隔离。2.如权利要求1所述的一种基于导电DBR结构的倒装LED芯片，其特征在于:所述DBR导电反射层由可导电透明材料膜层交替组成，该可导电透明材料可为ITO或TiN。3.如权利要求1所述的一种基于导电DBR结构的倒装LED芯片，其特征在于:所述绝缘层由绝缘DBR结构或单层绝缘层构成，构成绝缘DBR结构或单层绝缘层的材料可为S12，Si3N4或Ti02。4.一种基于导电DBR结构的倒装LED芯片的制作方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一、在衬底上采用依次生长出缓冲层、N-GaN层、有源层和P-GaN层； 步骤二、采用ICP在有源层和P-GaN层上刻蚀出台阶，裸露出P-GaN层下方的N-GaN层；步骤三、通过蒸镀以及刻蚀在P-GaN层上方依次形成DBR导电反射层和金属反射层，在N-GaN层的裸露部分上方形成N金属导电层以及电流扩展条； 步骤四、在金属反射层上方以及N金属导电层和N-GaN层裸露部分的上方蒸镀绝缘层；步骤五、在绝缘层上刻蚀出若干通孔，其中一组通孔通向位于P-GaN层上方的金属反射层，一组通孔通向N-GaN层上方的N金属导电层； 步骤六、在绝缘层上以剥离的方式形成P共金层和N共金层，其中P共金层通过绝缘层的通孔与金属反射层连接，N共金层通过绝缘层的通孔与N金属导电层连接。
【文档编号】H01L33/00GK106025010SQ201610567047
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月19日
【发明人】陈亮, 李俊贤, 吕奇孟, 吴奇隆, 陈凯轩, 张永, 刘英策, 李小平, 魏振东, 周弘毅, 黄鑫茂, 蔡立鹤, 林志伟, 姜伟, 卓祥景, 方天足
【申请人】厦门乾照光电股份有限公司