[發明專利]一種倒裝LED芯片及其制造方法

無效

• 申請號: 201310041872.8
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN103078050A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 于洪波
• 申請（專利權）人: 映瑞光電科技（上海）有限公司
• 主分類號: H01L33/60
• 分類號: H01L33/60
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及LED制造技術領域，尤其涉及一種倒裝LED芯片及其制造方法。

背景技術

在LED制造技術工藝中，傳統的正裝LED芯片結構，P型GaN摻雜困難導致空穴載流子濃度低下且厚度受到限制，從而導致電流不易擴散。因而通常采用在P型GaN表面制備電流擴散層以使電流均勻擴散。然而電流擴散層也具有缺點，一方面電流擴散層會吸收部分光降低光析出率，如果減薄其厚度又限制電流擴散層在P型GaN層表面實現均勻和可靠的電流擴散的效果，因而，在透光率和電流擴散效果二者之間要給以適當的折衷，然而，折衷設計的結果必定使其功率轉換的提高受到了限制。并且，這種結構的電極和引線在發光區同一側，工作時會擋住部分光線。因此，這種結構制約了LED的工作效率。另一方面，這種結構的PN結熱量通過藍寶石襯底導出，藍寶石的導熱系數很低，對大尺寸的功率型芯片來說導熱路徑太長，因而LED芯片的熱阻較大，工作電流也受到限制。

為了克服正裝LED芯片的這些不足，Lumileds公司于1998年發明了倒裝LED芯片（Flip?chip）結構。倒裝LED芯片結構制作方法如下：制備LED芯片；同時制備對應芯片尺寸的散熱基板，并在散熱基板上制作電極的導電層和引出導電層（超聲波金絲球焊點）；將LED芯片與散熱基板焊接在一起。在這種結構中，在PN結與P電極之間增加了一個金屬反射鏡層，消除了電極和引線的擋光，使得光從藍寶石襯底射出。由于光不從電流擴散層出射，能將電流擴散層的厚度設置的更厚，使倒裝LED芯片的電流密度均勻分布。同時這種結構還可以將PN結的熱量直接通過導電層或金屬焊點導給熱導系數比藍寶石高3~5倍的散熱基板，散熱效果更優。因此這種結構具有電、光、熱等方面較優的特性。

現有的金屬反射鏡層的形成方法是在反射率較高的金屬鍍到P型GaN的表面，這樣，從有源層發出的光，就會在倒裝芯片的底部發生反射，減少了光在芯片底部被吸收量，從而提高光析出率。但是這樣的結構使部分的光被限制在LED各層結構形成的波導結構中，經過多次反射后，衰減或者被吸收無法射出，影響其光析出率。

發明內容

本發明提供一種提高倒裝LED芯片光析出率的方法，所述提高倒裝LED芯片光析出率的方法先在P型氮化鎵層上形成第一金屬層，通過退火工藝使第一金屬層自組裝，以自組裝后的金屬層為掩膜刻蝕P型氮化鎵，再最后形成凹凸不平的金屬反射鏡層，使多量子阱有源層發出的光在金屬反射鏡層上散射，而不被LED各層結構形成的波導結構限制，最終射出，提高LED的光析出率。

本發明提供一種提高倒裝LED芯片光析出率的方法，包括：

提供襯底，在襯底上沉積外延層，所述外延層包括N型氮化鎵層、多量子阱有源層和P型氮化鎵層；

刻蝕所述外延層，形成臺階陣列，所述臺階陣列暴露出N型氮化鎵層；

在所述P型氮化鎵層上形成第一金屬層；

對所述第一金屬層進行退火自組裝；

以第一金屬層為掩膜刻蝕所述P型氮化鎵層，在所述P型氮化鎵層中形成坑洞陣列；

在坑洞陣列中沉積第二金屬層，所述第一金屬層和第二金屬層組成金屬反射鏡層。

可選的，所述金屬反射鏡層由多層金屬組成。

可選的，組成所述金屬反射鏡層的多層金屬為Ni／Ag/Ti／Pt／Au、Ni／Al/Ti／Pt／Au、Ni／Ag／Ni／Au或Ni／Al/Ti／Au。

可選的，所述金屬反射鏡層的厚度為0.1nm~10nm。

可選的，干法刻蝕所述P型氮化鎵層，在所述P型氮化鎵層中形成坑洞陣列。

可選的，在形成金屬反射鏡層之后還包括：在所述N型氮化鎵層上形成N電極，在金屬反射鏡層上形成P電極；將N電極和P電極倒裝焊接到一散熱基板上。

可選的，所述電極的材質為Au、Au/Sn薄膜或Sn焊膏。

可選的，所述襯底為藍寶石襯底。

本發明還公開上述倒裝LED芯片的制造方法制造的倒裝LED芯片結構，包括：

襯底；

形成在所述襯底上的外延層，所述外延層包括依次形成的N型氮化鎵層、多量子阱有源層和P型氮化鎵層，所述P型氮化鎵層中形成有坑洞陣列；

金屬反射鏡層，形成在所述P型氮化鎵層上。

可選的，組成金屬反射鏡層的多層金屬為Ni／Ag/Ti／Pt／Au、Ni／Al/Ti／Pt／Au、Ni／Ag／Ni／Au或Ni／Al/Ti／Au。

可選的，所述金屬反射鏡層的厚度為0.1nm~10nm。

可選的，所述LED芯片還包括：