CN105932143A - 一种倒装led芯片的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种倒装LED芯片的制造方法，提供第一衬底，在所述第一衬底上依次形成发光结构和第一绝缘层，在所述第一N型电极及所述的第一绝缘层表面形成第二绝缘层，对所述第一绝缘层进行刻蚀，形成贯穿所述第一绝缘层和金属反射层并延伸至所述第一N型氮化镓层中的图形化第一通孔，所述图形化第一通孔错开了芯片在封装时N型电极与顶针接触的位置，对N型电极进行图形化隔离，防止在封装过程中顶针将绝缘层顶穿而导致的P、N电极导通造成的短路，提高芯片在封装时的可靠性，此外，充分退火以形成良好的欧姆接触。
Description
技术领域
本发明涉及半导体光电器件以及半导体照明制造领域，尤其是涉及一种倒装LED芯片的制造方法。
背景技术
LED作为新一代的固体冷光源，具有低能耗、寿命长、易控制、安全环保等特点，是理想的节能环保产品，适用各种照明场所。
传统LED芯片一般为蓝宝石衬底，散热性能较差，容易使发生漏电、光衰严重、电压高等问题，严重影响LED芯片的可靠性能。
倒装LED芯片和传统LED芯片相比，具有电流分布均匀、散热好、电压降低、效率高等优点。倒装LED芯片在封装使用过程中，芯片的正面需翻转朝下，通过顶针直接作用在倒装LED芯片的金属电极上，因此，如图1所示，顶针容易把金属电极和绝缘层顶伤，造成倒装LED芯片短路和漏电等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种倒装LED芯片的制造方法， 以解决现有技术中顶针顶伤倒装LED芯片的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种倒装LED芯片的制造方法，包括：
提供第一衬底；
在所述第一衬底上依次形成发光结构和第一绝缘层， 其中，所述发光结构包括依次形成的N型氮化镓层、有源层、P型氮化镓层和金属反射层；
对所述第一绝缘层进行刻蚀，形成贯穿所述第一绝缘层和金属反射层并延伸至所述第一N型氮化镓层中的图形化第一通孔，并在所述图形化第一通孔内填充金属层形成第一N型电极, 其中，所述图形化第一通孔错开了芯片在封装时与顶针接触的位置；
在所述第一N型电极及所述的第一绝缘层表面形成第二绝缘层；
对所述第二绝缘层进行刻蚀，形成贯穿所述第二绝缘层和第一绝缘层并延伸至所述N型氮化镓层的第二通孔，并在所述第二通孔内填充金属层形成P型电极；同时，形成贯穿所述第二绝缘层延伸至所述第一N型电极的第三通孔，并在所述第三通孔内填充金属层形成N型电极。
优选的，形成所述发光结构后将第一衬底放置在氮气环境中进行高温退火。
优选的，所述金属反射层是采用等离子体增强化学气相沉积工艺形成的。
优选的，所述电极是采用电子束蒸镀、磁控溅射、电镀或化学镀工艺在所述第一通孔或第二通孔或第三通孔中沉积填充金属层形成的。
优选的，所述第一通孔、第二通孔和第三通孔是采用干法刻蚀工艺形成的。
优选的，形成多个所述第一N型电极。
与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：
本发明提供的一种倒装LED芯片的制造方法，在制作N型电极时，通过对N型电极对应的第一通孔进行图形化设计，错开了芯片在封装时N型电极与顶针接触的位置，对N型电极进行图形化隔离，防止在封装过程中顶针将绝缘层顶穿而导致的P、N电极导通造成的短路，提高芯片在封装时的可靠性，此外，充分退火以形成良好的欧姆接触。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中倒装LED芯片的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种倒装LED芯片的制造方法的流程图；
图3a-3f为本发明实施提供的一种倒装LED芯片的制造工艺流程图。
具体实施例
正如背景技术所述，现有技术中的倒装LED芯片在封装过程中顶针容易把金属电极和绝缘层顶伤，造成倒装LED芯片短路和漏电等问题。
基于此，本发明提供了一种倒装LED芯片的制造方法，以克服现有技术存在的上述问题，包括：
提供第一衬底；在所述第一衬底上依次形成发光结构和第一绝缘层， 其中，所述发光结构包括依次形成的N型氮化镓层、有源层、P型氮化镓层和金属反射层；对所述第一绝缘层进行刻蚀，形成贯穿所述第一绝缘层和金属反射层并延伸至所述第一N型氮化镓层中的图形化第一通孔，并在所述图形化第一通孔内填充金属层形成第一N型电极, 其中，所述图形化第一通孔错开了芯片在封装时与顶针接触的位置；在所述第一N型电极及所述的第一绝缘层表面形成第二绝缘层；对所述第二绝缘层进行刻蚀，形成贯穿所述第二绝缘层和第一绝缘层并延伸至所述N型氮化镓层的第二通孔，并在所述第二通孔内填充金属层形成P型电极；同时，形成贯穿所述第二绝缘层延伸至所述第一N型电极的第三通孔，并在所述第三通孔内填充金属层形成N型电极。
本发明提供的一种倒装LED芯片的制造方法，在制作N型电极时，通过对N型电极对应的第一通孔进行图形化设计，错开了芯片在封装时N型电极与顶针接触的位置，对N型电极进行图形化隔离，防止在封装过程中顶针将绝缘层顶穿而导致的P、N电极导通造成的短路，提高芯片在封装时的可靠性，此外，充分退火以形成良好的欧姆接触。
以上是本发明的核心思想，为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
本实施例提供了一种倒装LED芯片的制造方法，其流程图如图2所示，包括以下步骤：
S201：提供第一衬底；
第一衬底的材料可以为蓝宝石、碳化硅或硅，也可以为其他半导体材料，本实施例中优选第一衬底为蓝宝石衬底。
S202：在所述第一衬底上依次形成发光结构和第一绝缘层；
其中，所述发光结构包括依次形成的N型氮化镓层、有源层、P型氮化镓层和金属反射层。
具体地，如图3a所示，先在第一衬底10上形成发光结构20，即在第一衬底10上依次生长N型氮化镓层21、有源层22、P型氮化镓层23，采用的工艺为金属有机物化学气相沉积，然后在P型氮化镓层23上蒸镀金属反射层24，所述金属反射层24由Al、Ag或其合金构成，其厚度的范围约为100nm~500nm，而后将第一衬底放置在氮气的环境中高温退火5min~60min，以使形成的金属反射层更加致密均匀，欧姆接触性能更加良好。
发光结构20制作完成后，采用等离子体增强化学气相沉积工艺，在金属反射层24的表面沉积第一绝缘层30，形成第一层绝缘保护结构，使金属反射层24与后续制作的金属电极之间彼此绝缘。
S203：对所述第一绝缘层进行图形化刻蚀，形成贯穿所述绝缘层和金属反射层并延伸至所述N型氮化镓层中的图形化第一通孔，并在所述图形化第一通孔内填充金属层形成第一N型电极；其中，所述图形化第一通孔错开了芯片在封装时与顶针接触的位置；
采用电感耦合等离子或反应离子刻蚀工艺，对所述第一绝缘层30进行干法刻蚀，形成贯穿所述第一绝缘层30和所述发光结构20中的金属反射层24、P型氮化镓层23以及有源层22，并延伸至N型氮化镓层21中的图形化第一通孔，如图3b所示。
在本发明的其他实施例中，为了保证刻蚀的深度和精度，可以在形成发光结构后，就对发光结构进行第一次图形化刻蚀，形成贯穿金属反射层、P型氮化镓层以及有源层，并延伸至N型氮化镓层中的微孔，然后在形成第一绝缘层后，进行第二次刻蚀，在所述微孔的基础上形成图形化第一通孔。其中，在第一次刻蚀之后，为了避免后续的第一绝缘层填充微孔，导致后续形成的第一N型电极与N型氮化镓层绝缘，可以采用等离子体增强化学气相沉积工艺在微孔上形成钝化保护层。
形成图形化第一通孔后，采用电子束蒸镀、磁控溅射、电镀或化学镀工艺中的一种或几种，在所述图形化第一通孔中沉积薄膜形成填充金属层，继而形成与N型氮化镓层电连接的第一N型电极1，如图3c所示。通过形成图形化第一通孔，使芯片在封装过程中被顶针顶伤的中间区相对的N型电极进行图形化隔离，防止封装过程中顶针将绝缘层顶穿而导致的P、N电极导通造成的短路，提高芯片的在封装应用时的可靠性。
S204:
在所述第一N型电极和第一绝缘层表面形成第二绝缘层；
在形成第一N型电极1后，采用等离子体增强化学气相沉积工艺在第一N型电极1和第一绝缘层30表面形成第二绝缘层40，形成第二次绝缘保护结构，此外，通过形成第二绝缘层，后续在制作P、N电极时能把P、N电极设计成同等大小，有利于后续的封装，还是芯片的应力均匀分布，提高芯片的光电性能。
S205：对所述第二绝缘层进行刻蚀，形成贯穿所述第二绝缘层、第一绝缘层和反射层并延伸至所述P型氮化镓层的第二通孔，并在所述第二通孔内填充金属层形成P型电极；同时，形成贯穿所述第二绝缘层延伸至所述第一N型电极的第三通孔，并在所述第三通孔内填充金属层形成N型电极；
采用干法刻蚀工艺，对第二绝缘层40、第一绝缘层30和反射层24进行刻蚀，如图3e所示，形成贯穿所述第二绝缘层40、第一绝缘层30和反射层24的第二通孔，刻蚀的终止位置在P型氮化镓层23的表面，同理，采用干法刻蚀工艺，对第二绝缘层40进行刻蚀，形成贯穿所述第二绝缘层40的第三通孔，刻蚀的终止位置在第一N型电极1表面，然后，如图3f所示,在所述第二通孔内填充金属层形成P型电极2，在第三通孔内部沉积填充金属层形成N型电极3。
最后采用正切或背切的方法对芯片进行切割，将切割好的芯粒进行光电参数的测试和分选，将合格的芯粒进行后续的封装等工艺后，形成成品的LED芯片或LED发光器件。
本实施例提供的一种倒装LED芯片的制造方法，在制作N型电极时，通过对N型电极对应的第一通孔进行图形化设计，错开了芯片在封装时N型电极与顶针接触的位置，对N型电极进行图形化隔离，防止在封装过程中顶针将绝缘层顶穿而导致的P、N电极导通造成的短路，提高芯片在封装时的可靠性，此外，充分退火以形成良好的欧姆接触。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种倒装LED芯片的制造方法，包括：
提供第一衬底；
在所述第一衬底上依次形成发光结构和第一绝缘层， 其中，所述发光结构包括依次形成的N型氮化镓层、有源层、P型氮化镓层和金属反射层；
对所述第一绝缘层进行刻蚀，形成贯穿所述第一绝缘层和金属反射层并延伸至所述第一N型氮化镓层中的图形化第一通孔，并在所述图形化第一通孔内填充金属层形成第一N型电极, 其中，所述图形化第一通孔错开了芯片在封装时与顶针接触的位置；
在所述第一N型电极及所述的第一绝缘层表面形成第二绝缘层；
对所述第二绝缘层进行刻蚀，形成贯穿所述第二绝缘层和第一绝缘层并延伸至所述N型氮化镓层的第二通孔，并在所述第二通孔内填充金属层形成P型电极；同时，形成贯穿所述第二绝缘层延伸至所述第一N型电极的第三通孔，并在所述第三通孔内填充金属层形成N型电极。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，形成所述发光结构后将第一衬底放置在氮气环境中进行高温退火。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述金属反射层是采用等离子体增强化学气相沉积工艺形成的。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述电极是采用电子束蒸镀、磁控溅射、电镀或化学镀工艺在所述第一通孔或第二通孔或第三通孔中沉积填充金属层形成的。
5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述第一通孔、第二通孔和第三通孔是采用干法刻蚀工艺形成的。
6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，形成多个所述第一N型电极。
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