[發明專利]一種倒裝納米LED芯片及其制備方法

有效

• 申請號: 201310526518.4
• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號: CN103560186A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 陳志忠;焦倩倩;姜顯哲;姜爽;李俊澤;李順峰;張國義
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/24;H01L33/44;H01L33/38;H01L33/00
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11360
• 代理人: 王巖

1.一種倒裝納米LED芯片，其特征在于，所述倒裝納米LED芯片包括：外延芯片部分（1）、襯底（2）和倒裝焊接部分（3）；外延芯片部分（1）位于襯底（2）上，包括p型接觸層、n型接觸層、納米柱陣列（13）、未刻蝕n型層（14）和鈍化層（15）；P型接觸層包括p電極層（111）、p焊盤層（112）和P電極焊盤臺（113）；n型接觸層包括n電極層（121）和n焊盤層（122）；其中，納米柱陣列（13）分布在未刻蝕n型層（14）上；分立的P電極焊盤臺（113）分布在未刻蝕n型層（14）上；納米柱陣列（13）和分立的P電極焊臺（113）交錯排列；分立的p電極層（111）與納米柱陣列（13）相對應，位于納米柱陣列上；分立的p焊盤層（112）與分立的p電極層（111）相對應，位于p電極層（111）上；在未刻蝕n型層（14）和n電極層（121）之上且在p焊盤層（112）之下，納米柱陣列（13）與分立的P電極焊盤臺（113）之間充滿鈍化層（15）；位于襯底（2）上的外延芯片部分（1）倒扣在倒裝焊接部分（3）上。

2.如權利要求1所述的倒裝納米LED芯片，其特征在于，所述倒裝焊接部分包括基板（31）、分立的基板焊盤（32）和底部填充材料（33）；分立的基板焊盤（32）與外延芯片部分的p焊盤層（112）和n焊盤層（122）相對應地位于基板（31）上，倒扣的外延芯片部分通過凸點（34）焊接在基板焊盤（32）上，中間充滿底部填充材料（33）。

3.如權利要求1所述的倒裝納米LED芯片，其特征在于，每一個分立的p電極焊盤臺（113）的橫向尺度在50～80微米。

4.如權利要求1所述的倒裝納米LED芯片，其特征在于，所述p電極層（111）和n電極層（121）的尺寸為微米量級。

5.一種倒裝納米LED芯片的制備方法，其特征在于，所述制備方法，包括以下步驟：

1）根據需求繪制電子束曝光的圖形，利用電子束曝光制備納米壓印的模板；

2）通過納米壓印將模板上的圖形轉移到外延片上，外延片包括依次在襯底上的n型層、多量子阱層及p型層；

3）在外延片上制備金屬掩膜，通過刻蝕得到納米柱陣列和分立的p電極焊盤臺；

4）對納米柱的側壁進行去損傷處理；

5）制備n電極層；

6）在納米柱陣列與分立的P電極焊盤臺之間填充鈍化層；

7）與納米柱陣列相對應，在納米柱陣列上制備分立的p電極層；

8）在n電極層上制備n焊盤層，以及與分立的p電極層相對應，在p電極層上制備p焊盤層；

9）將上述在襯底上制備好的外延芯片部分倒扣過來，焊接在倒裝焊接部分。

6.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，在步驟1）中，在潔凈的底板上通過普通光刻和鍍膜的方法制備出金屬圖形，該金屬主要用于電子束曝光的對版標記和p電極焊盤臺的圖形；然后在底板上個旋涂電子束曝光專用膠后，經過電子束曝光、顯影得到納米量級的圓孔陣列；然后用電子束蒸發的方法在上表面蒸鍍金屬掩膜，將電子束曝光膠剝離后就會得到帶有金屬納米柱壓印陣列、p電極焊盤臺壓印陣列及對版標記的底板，以金屬為掩膜，刻蝕并做抗粘處理后得到納米壓印的模板。

7.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，在步驟3）中如果使用金屬為掩膜，則步驟在1）中模板只需制備金屬納米柱壓印陣列及對版標記，p電極焊盤臺壓印陣列就不必制備；在步驟2）中，在外延片的表面先蒸鍍一層金屬，再旋涂納米壓印膠；在步驟3）中去完殘膠以后，以納米壓印膠為掩膜，先刻蝕金屬，形成納米柱陣列的金屬掩膜，除去納米壓印膠后再利用光刻制備p電極焊盤臺的金屬掩膜，然后再以金屬為掩膜刻蝕外延片，得到納米柱陣列和p電極焊盤臺。

8.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，在步驟4）中，對納米柱的側壁去損傷處理可采用熱KOH、HCl清洗，或者可嘗試用退火的方式，針對樣片的特性選擇合適的退火條件。

9.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，在步驟7）中，在制備p電極層之前，需先采用化學機械拋光CMP的方法將覆蓋在納米柱頂端的鈍化層去除掉，使納米柱暴露出來；將除p電極層及n焊盤層外的區域以絕緣層覆蓋；然后利用光刻技術將p電極層限制在每個納米柱的頂端的區域。

10.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，在步驟9）中，在分立的基板焊盤處植凸點，凸點采用金屬球，金屬球的大小在30～50微米，將外延芯片部分的n焊盤層和p焊盤層對準后倒裝在基板焊盤上，然后在外延芯片部分和基板間進行底部填充材料的填充工藝。