[發明專利]倒裝LED芯片及其制備方法

有效

• 申請號: 201410468375.0
• 申請日: 2014-09-15
• 公開（公告）號: CN104269486A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 李智勇;徐惠文;張宇;李起鳴
• 申請（專利權）人: 映瑞光電科技（上海）有限公司
• 主分類號: H01L33/48
• 分類號: H01L33/48;H01L33/60;H01L33/02;H01L33/00
• 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制造領域，尤其涉及一種倒裝LED芯片及其制備方法。

背景技術

在傳統的正裝結構LED芯片中，P型GaN摻雜困難導致空穴載流子濃度低下和不易長厚而導致電流不易擴散，當前普遍采用在P型GaN表面制備超薄金屬薄膜或ITO薄膜的方法使電流得以均勻擴散。但是金屬薄膜電極層會吸收部分光，降低出光效率。如果將金屬薄膜電極層厚度減薄反過來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。ITO透光率雖然高達90％，但電導率卻不及金屬，電流的擴散效果亦有限。而且正裝結構的電極和引線做到出光面，工作時會擋住部分光線。因此，這種P型接觸結構制約了LED芯片的工作電流大小。另一方面，正裝結構LED芯片的PN結熱量通過藍寶石襯底導出，鑒于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較長，正裝結構LED芯片的熱阻較大，工作電流也受到限制。

為了克服正裝LED芯片的上述不足，業界提出一種倒裝LED芯片(Flip?chip)結構，如圖1所示，包括藍寶石襯底20、外延層30焊接層40。在進行封裝時首先制備具有適合共晶焊接的大尺寸倒裝LED芯片，同時制備相應尺寸的散熱載基板10，并在其上制作共晶焊接電極的金導電層和引出導電層，例如超聲波金絲球焊點11。然后，利用共晶焊接設備將大尺寸倒裝LED芯片與散熱載基板10通過超聲波金絲球焊點11焊接在一起。在這種結構中，光從藍寶石襯底發出。由于光不從電流擴散層出射，這樣不透光的電流擴散層可以加厚，可以均勻倒裝LED芯片的電流密度分布。同時這種結構還可以將PN結的熱量直接通過金導電層或金屬凸點導給熱導系數比藍寶石高3～5倍的的硅襯底，散熱效果更優；而且在PN結與P電極之間增加了一個光反射層，又消除了電極和引線的擋光，因此這種結構具有電、光、熱等方面較優的特性。由于其兼顧出光效率高和散熱性好的優點，目前國內外多家公司開始加大對Flip-chip的研發投入。

新型倒裝LED芯片制作方法是在LED芯片表面制備出兩個面積大、厚度厚的PN電極盤以替代先前貼片支架上的超聲波金絲球焊點，可以不需要散熱基板直接共晶焊后使用。但是該方法需要反射層Ag、阻擋層(Barrier?layer)、N鏈接層(Connect?layer)的引入，此外電極(AuSn)面積的擴大和厚度增厚，會導致倒裝LED芯片需要更多的制作工序、更多的貴金屬，成本遠遠高于正裝芯片。

發明內容

本發明的目的在于提供一種倒裝LED芯片及其制備方法，可直接封裝在相應的平面基板上，此外無需制備反射層、阻擋層及N鏈接層，制備方法簡單，成本低。

為了實現上述目的，本發明提出了一種倒裝LED芯片的制備方法，包括步驟：

提供襯底，在所述襯底上依次形成N型GaN、量子阱層及P型GaN；

依次刻蝕所述P型GaN和量子阱層，形成電極平臺，所述電極平臺暴露出所述N型GaN；

在所述P型GaN上形成透明導電層；

在所述透明導電層的表面形成設有圖案的隔離層，所述隔離層的圖案暴露出部分所述透明導電層，所述隔離層覆蓋所述電極平臺處的透明導電層、P型GaN和量子阱層的側壁；

在所述圖案的隔離層上形成P電極，所述P電極通過圖案與所述透明導電層相連，在所述N型GaN及部分隔離層的表面形成N電極。

進一步的，在所述的倒裝LED芯片的制備方法中，所述透明導電層的材質為ITO、AZO、ZnO或NiAu，采用電子束或濺射方式蒸鍍形成。

進一步的，在所述的倒裝LED芯片的制備方法中，所述設有圖案的隔離層為分布布拉格反射鏡，為SiO₂和Ti₃O₅不同折射率材料的疊層，疊層范圍為1～31層。

進一步的，在所述的倒裝LED芯片的制備方法中，所述P電極和N電極采用蒸鍍或濺射方式形成，材質為Au或Sn并搭配Cr、Al、Ti或Pt。

進一步的，本發明還提出了一種倒裝LED芯片，采用如上文所述的制備方法形成，包括：