[發(fā)明專利]一種倒裝發(fā)光二極管結構及其制作方法

有效

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• 申請日: 2014-06-06
• 公開（公告）號: CN103996773A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發(fā)明（設計）人: 何安和;林素慧;鄭建森;彭康偉;林瀟雄;徐宸科
• 申請（專利權）人: 廈門市三安光電科技有限公司
• 主分類號: H01L33/24
• 分類號: H01L33/24;H01L33/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及倒裝發(fā)光二極管結構，尤其是涉及一種倒裝發(fā)光二極管結構及其制作方法。

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背景技術

發(fā)光二極管（英文為LED，縮寫為Light?Emitting?Diode）由于具有壽命長、耗能低等優(yōu)點，應用于各種領域，尤其隨著其照明性能指標日益大幅提升，LED的應用越來越廣泛，例如用于光學顯示裝置、交通標志、數(shù)據(jù)儲存裝置、通信裝置及照明裝置等。其中，以氮化鎵（GaN）為代表的III-V族化合物半導體由于具有帶隙寬、發(fā)光效率高、電子飽和漂移速度高、化學性質(zhì)穩(wěn)定等特點，在高亮度藍光發(fā)光二極管、藍光激光器等光電子器件領域有著巨大的應用潛力，引起了人們的廣泛關注。

然而，目前半導體發(fā)光二極管存在著發(fā)光效率低的問題。對于普通的未經(jīng)封裝的發(fā)光二極管，大量的能量聚集在器件內(nèi)部不能出射，既造成能量浪費，又影響器件的使用壽命。因此，提高半導體發(fā)光二極管的出光效率成為現(xiàn)在最大的課題。基于應用需求，許多種提高發(fā)光二極管出光效率的方法被應用到器件結構中，例如采用透明襯底、表面粗化、金屬反射鏡結構、倒裝芯片等。其中倒裝芯片由于具備耐大電流、電壓低、光效高、無需打線等應用優(yōu)勢受到越來越多重視。

目前倒裝發(fā)光二極管芯片一般被設計成矩形形狀，結構上一般是由基板、外延層、P型歐姆接觸層（兼做反射金屬層）、絕緣層、N型歐姆接觸層至下而上形成的層狀堆疊結構，其中金屬層均做成較大面狀結構，因此絕緣層的設計就尤為重要，一旦絕緣層有破損，就會造成P、N電極短路；一般芯片內(nèi)部的絕緣層較為穩(wěn)定不易破裂，但是芯片邊緣的絕緣層往往會在芯片切割工藝中產(chǎn)生破裂，另一方面因考慮芯片的出光效率、電流分布，尤其是對于大尺寸芯片設計，P、N金屬電極的大小、位置受限，在封裝時如采用錫膏焊接的作業(yè)方式，往往會造成錫膏涂布不均、錫膏溢流出焊盤區(qū)域，若遇到芯粒邊緣絕緣層受損時就會發(fā)生電路不良、漏電等異常，如圖1和2所示，影響封裝作業(yè)的良率，不利于倒裝芯片的推廣應用。

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發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的不足，從芯片設計與制作工藝中采用特殊阻隔柵結構，提供一種具有提高可靠性的倒裝發(fā)光二極管芯片及其制作方法，從根本上解決錫膏或其他固晶導電材料溢流導致芯片內(nèi)部短路問題。

本發(fā)明通過在倒裝發(fā)光二極管芯片的外延層邊緣制作阻隔柵結構，避免常規(guī)芯片絕緣層包覆材料在芯片切割中容易發(fā)生破裂，從而形成新型絕緣防護結構，有效保護了芯片的側(cè)壁，避免芯片在使用中由于錫膏或其他固晶導電材料的溢流導致短路，提高芯片的可靠性。

本發(fā)明的技術方案為：一種倒裝發(fā)光二極管結構，包括：

一基板；

一外延層，位于所述基板之上，所述外延層包括：第一半導體層、第二半導體層以及夾于第一半導體層與第二半導體層之間的發(fā)光層；

至少一個開口結構，位于所述外延層的邊緣位置之上，且延伸至基板表面，使得部分外延層的側(cè)壁以及部分基板表面裸露，從而將外延層劃分為外延主體層與阻隔柵結構；

一絕緣層，位于所述開口結構之上，作為金屬電極隔離層。

上述倒裝發(fā)光二極管結構，還可以包括在外延層上形成至少一個開口結構之前增設反射層，所述反射層可以是反射金屬層或者是分布布拉格反射層或者是全方位反射層；還可以包括在形成絕緣層后，再在外延層上設置金屬電極。

本發(fā)明還提供一種倒裝發(fā)光二極管的制作方法，其主要包括以下工藝步驟：

1）提供一基板；

2）在基板上制作外延層，所述外延層包括：第一半導體層、第二半導體層以及夾于第一半導體層與第二半導體層之間的發(fā)光層；

3）采用蝕刻工藝，從外延層表面往下蝕刻出至少一個開口結構，且延伸至基板表面，使得部分外延層的側(cè)壁以及部分基板表面裸露，從而將外延層劃分為外延主體層與阻隔柵結構；

4）在所述開口結構沉積絕緣層，作為金屬電極隔離層。

上述倒裝發(fā)光二極管的制作方法，還可以包括以下工藝步驟：在外延層上形成至少一個開口結構之前先形成反射層，所述反射層可以是反射金屬層或者是分布布拉格反射層或者是全方位反射層；也可以包括在形成絕緣層后，再在外延層上制作金屬電極。

本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述開口結構為U型或者是V型或者是W型或者是前述任意組合之一。

本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述基板可以是生長基板或者是散熱基板或者是粘合基板或者是前述任意組合之一。