[發明專利]一種改善出光率的發光二極管倒裝芯片及其制備方法

有效

• 申請號: 201210328328.7
• 申請日: 2012-09-07
• 公開（公告）號: CN103682004A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 彭翔;趙漢民;張璟
• 申請（專利權）人: 晶能光電(江西)有限公司
• 主分類號: H01L33/10
• 分類號: H01L33/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及發光二極管技術，特別是藍寶石襯底LED倒裝芯片技術。

背景技術

目前大功率高亮度LED已成為LED行業發展的重點，廣泛應用于室內外照明。傳統的正裝藍寶石襯底大功率芯片考慮到P型GaN層電導率不高，需要在P型層上表面沉積一層半透明的Ni/Au導電層使電流更加均勻分布，該電流擴散層會吸收一部分光而降低光效，同時藍寶石熱導系數較低導致芯片熱阻高。為克服上述不足，提出了倒裝芯片。傳統的倒裝芯片結構僅僅是將普通的LED芯片倒置在基板上，通過金球將P電極和N電極焊接到基板上。這樣有源區發出的光線經透明的藍寶石襯底取出，消除了電流擴散層和電極對光的吸收，并且其中向下的部分經反射層反射之后向上射出，大大提高了光效，同時熱量通過電極直接傳導到基板上，導熱性能良好。但是基板與芯片之間的連接僅僅通過數目有限的金球，導電性能和散熱性能都不夠理想。為改善倒裝芯片的性能，在藍寶石襯底上制備GaN多層結構后，制備一層Ag作為反射鏡和P電極，去除芯片邊緣的Ag，在Ag層上部分區域刻蝕至N型GaN層作為N電極。使用時將芯片倒置在基板上，并用共晶焊固定。

發明內容

本發明所要解決的第一個技術問題是：提供一種改善出光率的發光二極管倒裝芯片結構，該結構用于提高芯片的光效。

本發明所要解決的第二個技術問題是：提供一種改善出光率的發光二極管倒裝芯片的制備方法，該方法用于提高芯片的光效。

為解決上述第一個技術問題，本發明提出一種改善出光率的發光二極管倒裝芯片結構，包括藍寶石襯底，在所述藍寶石襯底上形成的InGaAlN多層結構，所述InGaAlN多層結構從下至上包括N型GaN層、有源層和P型GaN層，在所述P型GaN層上形成的去除器件邊緣的Ag層，在Ag層表面形成的保護金屬層，在保護金屬層表面部分區域刻蝕直至暴露出N型GaN層形成的N電極孔，形成于所述N電極孔中的金屬N電極，形成于保護金屬層上的鈍化層，形成于N電極孔側壁和金屬N電極之間的鈍化層，還包括形成在器件邊緣的金屬反射層，所述器件邊緣的金屬反射層位于P型GaN層和保護金屬層之間，覆蓋了Ag層被去除的邊緣區域。

優選的，所述半導體發光器件還包括形成在N電極孔邊緣的金屬反射層，所述N電極孔邊緣的金屬反射層位于N電極孔邊緣P型GaN層和保護金屬層之間。

優選的，所述金屬反射層的材料為Al。

優選的，所述保護金屬層的材料為Ti/W合金。

優選的，所述半導體發光器件具有多個呈陣列狀排列的N電極孔。

優選的，所述N電極孔的形狀為圓形、四邊形、六邊形中的一種或多種。

為解決上述第二個技術問題，本發明提出一種改善出光率的發光二極管倒裝芯片的制備方法，包括以下步驟：在藍寶石襯底上制備InGaAlN多層結構，所述InGaAlN多層結構從下至上包括N型GaN層、有源層和P型GaN層；在所述P型GaN層上形成Ag層；去除器件邊緣的Ag層；在器件邊緣形成金屬反射層；在Ag層表面制備保護金屬層；在保護金屬層表面部分區域刻蝕直至暴露出N型GaN層，形成N電極孔；在保護金屬表面，反射金屬層表面和N電極孔內側壁制備鈍化層；在N電極孔中制備金屬N電極。

優選的，所述的制備半導體發光器件的方法還包括在N電極孔的邊緣制備金屬反射層。

優選的，所述金屬反射層的材料為Al。

優選的，所述保護金屬層的材料為Ti/W合金。

優選的，所述形成金屬反射層工藝為蒸鍍或濺射。

優選的，所述形成N電極孔的過程包括，在Ag層表面部分區域刻蝕至暴露P型GaN層形成孔；在孔內及Ag層表面沉積保護金屬層；刻蝕孔內的保護金屬層使P型GaN層露出，并在Ag層側壁保留一層保護金屬層；在孔內使用ICP干法刻蝕至暴露N型GaN層形成N電極孔。

優選的，所述形成N電極孔的過程包括，在Ag層表面部分區域刻蝕至暴露P型GaN層形成孔；在孔內及Ag層表面沉積保護金屬層；使用ICP干法刻蝕至暴露N型GaN層，并在Ag層側壁保留一層保護金屬層，形成N電極孔。

優選的，所述的制備半導體發光器件的方法進一步包括，制備完成后將器件倒裝到基板上，然后采用激光剝離的方法去除藍寶石襯底。

本發明的有益效果如下：

與現有技術相比，本發明在藍寶石襯底LED倒裝芯片的制備過程中，在沒有反射鏡覆蓋的器件邊緣區域設置了金屬反射層，使有源層發出的光更多的被反射后通過藍寶石襯底射出，提高了器件的發光效率。