CN104733600B - 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力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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