CN104733600A - 一种倒装led芯片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种倒装LED芯片及其制备方法,包括蓝宝石衬底,在所述蓝宝石衬底上形成的InGaAlN多层结构,所述InGaAlN多层结构从下至上包括N型GaN层、多量子阱层和P型GaN层,在所述P型GaN层上形成的反射层,在反射层表面沉积的金属保护层,在所述金属保护层部分区域刻蚀至暴露出N型GaN层形成的N电极孔,在所述金属保护层表面的部分区域和N电极孔的侧壁形成的钝化层,在N电极孔内沉积金属并将多个N电极孔连接起来形成的N电极,在未被钝化层覆盖的金属保护层上形成的P电极,其特征在于,所述倒装LED芯片还包括形成于N电极和P电极上的锡膏层,并且在锡膏层的四周形成有金属阻挡层。
Description
技术领域
本发明涉及发光二极管技术,尤其涉及蓝宝石衬底LED倒装芯片技术。
背景技术
目前大功率高亮度LED已成为LED行业发展的重点,广泛应用于室内外照明。考虑到传统的正装蓝宝石衬底大功率芯片P-GaN层电导率不高,需要在P型层上表面沉积一层半透明的Ni/Au导电层使电流更加均匀分布,该电流扩散层会吸收一部分光而降低光效,同时蓝宝石热导系数低则导致芯片热阻高。为克服上述不足,提出了倒装芯片。这样有源区发出的光线经透明的蓝宝石衬底取出,消除了电流扩散层和电极对光的吸收,并且其中向下的部分经反射层反射之后向上射出,大大提高了光效。同时热量通过电极直接传导到基板上,导热性能良好。但是封装使用时先在基板上涂覆一层锡焊膏,再将芯片倒置在基板上,共晶焊固定,这样的封装过程复杂并且成本较高。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是:提供一种倒装LED芯片,该芯片用于简化封装工艺,降低成本。
本发明所要解决的第二个技术问题是:提供一种倒装LED芯片的制备方法,该方法用于简化封装工艺,降低成本。
为了解决上述第一个技术问题,本发明提出一种倒装LED芯片,包括蓝宝石衬底,在所述蓝宝石衬底上形成的InGaAlN多层结构,所述InGaAlN多层结构从下至上包括N型GaN层、多量子阱层和P型GaN层,在所述P型GaN层上形成的反射层,在反射层表面沉积的金属保护层,在金属保护层部分区域刻蚀至暴露出N型GaN层形成的N电极孔,在金属保护层表面的部分区域和N电极孔的侧壁形成的钝化层,在N电极孔内沉积金属并将多个N电极孔连接起来形成的N电极,在未被钝化层覆盖的金属保护层上形成的P电极,还包括形成于N电极和P电极上的锡膏层,并且在锡膏层的四周形成有金属阻挡层。
优选地,所述锡膏层的材料为下列合金中的一种:Sn63合金、Sn62合金、Sn60合金。
优选地,所述锡膏层的材料为Sn63/Pb37合金。
优选地,所述锡膏层的合金中的金属至少为下列金属中的一种:Cu、Au、Ag、Pb。
优选地,所述锡膏层的厚度为20um~30um。
优选地,所述金属阻挡层的厚度大于或者等于锡膏层的厚度。
优选地,所述金属阻挡层的材料为下列金属中的一种:Al、Ni、Ti。
为解决上述第二个技术问题,本发明提出一种倒装LED芯片的制备方法,该方法包括在蓝宝石衬底上制备InGaAlN多层结构,所述InGaAlN多层结构从下至上包括N型GaN层、多量子阱层和P型GaN层,在所述P型GaN层上形成反射层,在所述反射层上沉积一层金属保护层,在所述金属保护层表面部分区域刻蚀至暴露出N型GaN层形成N电极孔,在所述金属保护层表面的部分区域和N电极孔的侧壁形成钝化层,在所述N电极孔内沉积金属并将多个N电极孔连接起来形成N电极,该方法还包括在未被钝化层覆盖的金属保护层上形成的P电极,在所述N电极和P电极边缘形成一层金属阻挡层,在所述N电极和P电极上形成一层锡膏层。
优选地,所述锡膏层的形成方法至少包括下列方法中的一种:植锡球法、丝网印刷法。
本发明的有益效果:
与现有技术相比,本发明在蓝宝石衬底倒装LED芯片的制备过程中,在芯片的P电极和N电极上形成一层锡膏层,由该方法制得的倒装芯片可直接压焊在封装基板上,简化了封装工艺,降低生产成本。
附图说明
图1为本发明一个实施例的结构示意图。
图2—图10为本发明一个实施例的制造过程的示意图。
图中标识说明:
1为倒装芯片,2为蓝宝石衬底,3为N型GaN层,4为多量子阱层,5为P型GaN层,6为金属反射层,7为金属保护层,8为N电极孔,9为钝化层,10为金属N电极,11为P型焊接电极,12为N型焊接电极,13为金属阻挡层,14为锡膏层。
具体实施方式
本发明提出一种倒装LED芯片,包括蓝宝石衬底,在所述蓝宝石衬底上形成的InGaAlN多层结构,所述InGaAlN多层结构从下至上包括N型GaN层、多量子阱层和P型GaN层,在所述P型GaN层上形成的反射层,在反射层表面沉积的金属保护层,在金属保护层部分区域刻蚀至暴露出N型GaN层形成的N电极孔,在金属保护层表面的部分区域和N电极孔的侧壁形成的钝化层,在N电极孔内沉积金属并将多个N电极孔连接起来形成的N电极,在未被钝化层覆盖的金属保护层上形成的P电极,还包括形成于N电极和P电极上的锡膏层,并且在锡膏层的四周形成有金属阻挡层。下面通过实施例结合附图对本发明做进一步的说明。
图1为本发明一个实施例的结构示意图。
如图1所示,倒装芯片1由下向上依次为:蓝宝石衬底2,N型GaN层3,多量子阱层4,P型GaN层5,在P型GaN层5上制备有一层金属反射层6,在反射层6表面形成有金属保护层7,在金属保护层7表面部分区域刻蚀至暴露出N型GaN层3形成有N电极孔8,金属N电极10位于N电极孔8中。在金属保护层7表面设有钝化层9,并且钝化层9延伸至N电极孔8内侧壁和金属N电极10之间。发光二极管1还包括在电极孔8中形成的金属N电极10,在钝化层9被部分刻蚀暴露出的金属保护层7上形成的P型焊接电极11,P型焊接电极11 和N型焊接电极12之间由钝化层9相互隔离,在P型焊接电极11和N型焊接电极12上形成的锡膏层14,锡膏周围沉积有金属阻挡层13,其厚度可以大于锡膏层14,也可以与锡膏层14的厚度相同。
图2-图10说明了上述实施例所描述的发光二极管1的制备方法。
如图2所示,在蓝宝石衬底2上制备InGaAlN多层结构,从下至上依次为N型GaN层3,多量子阱层4,P型GaN层5。如图3所示,使用蒸镀或者溅射工艺在P型GaN层5表面沉积一层金属反射层6。如图4所示,在反射层6表面形成金属保护层7,如图5所示在金属保护层7表面部分区域使用ICP干法刻蚀至暴露出N型GaN层3形成N电极孔8,如图6所示,在芯片表面沉积一层钝化层9,所述钝化层9的材料可以为氮化硅、氧化硅或者氮氧化硅。在N电极孔区域之外的部分表面,刻蚀钝化层9至暴露金属保护层7,在N电极孔8内,刻蚀钝化层9至暴露N型GaN层3同时保留N电极孔8侧壁的钝化层9。如图7所示,在N电极孔8内沉积Al或Pt至与芯片表面齐平,形成金属N电极10。如图8所示,在钝化层表面沉积Au或AuSn合金作为N型焊接电极12,所述N型焊接电极12连接所有金属N电极10,在钝化层9被刻蚀暴露出的金属保护层7上沉积Au或AuSn合金作为P型焊接电极11,如图9所示在P型焊接电极11和N型焊接电极12边缘四周沉积一层金属阻挡层13,如图10所示采用植锡球法在未被金属阻挡层覆盖的P型焊接电极11和N型焊接电极12区域上形成一层锡膏层14,其中金属阻挡层13的厚度可以大于锡膏层14,也可以与锡膏层14的厚度相同。
以上所述,仅为本发明中的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内,可轻易想到的变换或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种倒装LED芯片,包括蓝宝石衬底,在所述蓝宝石衬底上形成的InGaAlN多层结构,所述InGaAlN多层结构从下至上包括N型GaN层、多量子阱层和P型GaN层,在所述P型GaN层上形成的反射层,在反射层表面沉积的金属保护层,在所述金属保护层部分区域刻蚀至暴露出N型GaN层形成的N电极孔,在所述金属保护层表面的部分区域和N电极孔的侧壁形成的钝化层,在N电极孔内沉积金属并将多个N电极孔连接起来形成的N电极,在未被钝化层覆盖的金属保护层上形成的P电极,其特征在于,所述倒装LED芯片还包括形成于N电极和P电极上的锡膏层,并且在锡膏层的四周形成有金属阻挡层。
2.根据权利要求1所述的倒装LED芯片,其特征在于所述锡膏层的材料为下列合金中的一种:Sn63合金、Sn62合金、Sn60合金。
3.根据权利要求1所述的倒装LED芯片,其特征在于所述锡膏层的材料为Sn63/Pb37合金。
4.根据权利要求2所述的倒装LED芯片,其特征在于所述锡膏层的合金中的金属至少为下列金属中的一种:Cu、Au、Ag、Pb。
5.根据权利要求1所述的倒装LED芯片,其特征在于所述锡膏层的厚度为20um~30um。
6.根据权利要求1所述的倒装LED芯片,其特征在于所述金属阻挡层的厚度大于或者等于锡膏层的厚度。
7.根据权利要求1所述的倒装LED芯片,其特征在于所述金属阻挡层的材料为下列金属中的一种:Al、Ni、Ti。
8.一种倒装LED芯片的制备方法,其特征在于包括:
在蓝宝石衬底上制备InGaAlN多层结构,所述InGaAlN多层结构从下至上包括N型GaN层、多量子阱层和P型GaN层;
在所述P型GaN层上形成反射层;
在所述反射层上沉积一层金属保护层;
在所述金属保护层表面部分区域刻蚀至暴露出N型GaN层形成N电极孔;
在所述金属保护层表面的部分区域和N电极孔的侧壁形成钝化层;
在所述N电极孔内沉积金属并将多个N电极孔连接起来形成N电极;
在未被钝化层覆盖的金属保护层上形成P电极;
在所述N电极和P电极边缘形成一层;
在所述未被金属阻挡层覆盖的N电极和P电极上形成一层锡膏层。
9.根据权利要求8所述的倒装LED芯片的制备方法,其特征在于所述锡膏层的形成方法至少包括下列方法中的一种:植锡球法、丝网印刷法。
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