CN111261766A - 一种倒装薄膜led芯片结构及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种倒装薄膜LED芯片结构及其制备方法，所述制备方法包括：提供带有第一电极和第二电极的倒装LED芯片结构和具有第一导电层和第二导电层的导电衬底，其中，导电衬底的面积比倒装LED芯片的面积大，从而使第一电极与第一导电层对应电性连接，第二电极与第二导电层对应电性连接，其中，第二导电层的面积大于第二电极的面积，第二导电层与第二电极连接的区域之外的区域作为第二电极层，用于与外部电路电性连接。通过上述制备方法形成的倒装薄膜LED芯片结构，即保证了LED芯片最大化的发光面积；还能够对去除生长衬底的表面进行粗化处理，从而改善LED芯片的发光分布以及进一步提高LED芯片的发光效率。

Description

一种倒装薄膜LED芯片结构及其制备方法

技术领域

本发明涉及半导体器件制作技术领域，尤其涉及一种倒装薄膜LED芯片结构及其制备方法。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)是一种半导体固态发光器件，利用半导体P-N结电致发光原理制成。LED器件具有开启电压低、体积小、响应快、稳定性好、寿命长、无污染等良好光电性能。

LED芯片根据其结构分为正装LED芯片、倒装LED芯片和垂直型LED芯片。其中，垂直型LED芯片属于高性能LED芯片，具有高光效、良好散热能力、高可靠性等优点，一般用于制备大功率、高亮度优良性能LED芯片；而倒装LED芯片利用蓝宝石衬底的透光特性，将LED发光从蓝宝石衬底面出射，从而将芯片制备成倒装结构的。其中，正负电极均在LED外延片的同一侧，使得倒装LED芯片具有最大化的出光面积。

现有技术中无论哪种类型的LED芯片，均具有其各自对应的优势，也对应有各自对应的劣势，如何提供一种既具有垂直型LED芯片结构的优势，同时具有倒装LED芯片结构的优点的LED芯片结构，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种倒装薄膜LED芯片结构及其制备方法，以解决现有技术中无论是垂直型LED芯片还是倒装LED芯片均具有对应的劣势的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种倒装薄膜LED芯片结构制备方法，包括：

提供晶圆级倒装LED芯片结构，所述晶圆级倒装LED芯片结构包括生长衬底、位于所述生长衬底上的外延结构、位于所述外延结构同侧，且与所述外延结构相应半导体层分别电性连接的第一电极和第二电极，以及位于所述第一电极和所述第二电极之外区域的第一绝缘层；

提供导电衬底，所述导电衬底包括导电基板，所述导电基板包括相对设置的第一表面和第二表面；位于所述导电基板第一表面的第一电极层；位于所述导电基板第二表面上相互绝缘的第一导电层和第二导电层，且所述第一导电层与所述导电基板电性连接，所述第二导电层与所述导电基板之间绝缘，其中，所述第二导电层的面积大于所述第二电极的面积；

将所述晶圆级倒装LED芯片结构与所述导电衬底电性连接，其中，所述第一电极与所述第一导电层对应设置，且电性连接；所述第二电极与所述第二导电层对应设置，且电性连接；所述第二导电层与所述第二电极连接的区域外的区域作为第二电极层，用于与外部电路连接；

去掉所述生长衬底；

对去除生长衬底的晶圆级倒装LED芯片结构表面进行粗化处理。

优选地，所述提供晶圆级倒装LED芯片结构，具体包括：

提供生长衬底；

在所述生长衬底上依次生长第一型半导体层、发光层、第二型半导体层；

刻蚀所述第二型半导体层、所述发光层形成第一凹槽，填充所述第一凹槽，形成第一电极；

在所述第二型半导体层表面形成第二电极；

在所述第一电极和第二电极之外区域填充第一绝缘层。

优选地，所述提供导电衬底包括：

提供导电基板，所述导电基板包括相对设置的第一表面和第二表面；

在所述第一表面形成所述第一电极层；

在所述第二表面形成第二绝缘层；

去除部分第二绝缘层，在暴露出所述导电基板的区域形成第一导电层；

在剩余的第一绝缘层上的部分区域形成第二导电层。

优选地，所述将所述晶圆级倒装LED芯片结构与所述导电衬底电性连接，具体包括：

将所述晶圆级倒装LED芯片结构的第一电极与所述第一导电层对位，将第二电极与第二导电层对位；

采用键合工艺将所述第一电极与所述第一导电层电性连接，将所述第二电极与所述第二导电层电性连接。

本发明还提供一种倒装薄膜LED芯片结构，采用上面任意一项所述的倒装薄膜LED芯片结构制备方法制作形成，所述倒装薄膜LED芯片结构包括：

晶圆级倒装LED芯片结构，所述晶圆级倒装LED芯片结构包括外延结构，位于所述外延结构同侧，且与所述外延结构相应半导体层电性连接的第一电极和第二电极，以及位于所述第一电极和所述第二电极之外区域的第一绝缘层；所述外延结构背离所述第一电极和所述第二电极的表面为粗化表面；

导电衬底，所述导电衬底包括导电基板，所述导电基板包括相对设置的第一表面和第二表面；位于所述导电基板第一表面的第一电极层；位于所述导电基板第二表面上相互绝缘的第一导电层和第二导电层，且所述第一导电层与所述导电基板电性连接，所述第二导电层与所述导电基板之间绝缘；

其中，所述第一电极与所述第一导电层对应设置，且电性连接；所述第二电极与所述第二导电层对应设置，且电性连接；所述第二导电层的面积大于所述第二电极的面积，所述第二导电层与所述第二电极连接的区域外的区域作为第二电极层，用于与外部电路连接。

优选地，所述第一电极与所述第一导电层之间通过金属键合工艺进行键合；

所述第二电极与所述第二导电层之间通过金属键合工艺进行键合。

优选地，所述第一电极中用于键合的金属的材质为Au、In、Ni、Sn、Ag、Cu中的一种或者至少两种金属形成的合金；

所述第一导电层中用于键合的金属的材质为Au、In、Ni、Sn、Ag、Cu中的一种或者至少两种金属形成的合金；

所述第二电极中用于键合的金属的材质为Au、In、Ni、Sn、Ag、Cu中的一种或者至少两种金属形成的合金；

所述第二导电层中用于键合的金属的材质为Au、In、Ni、Sn、Ag、Cu中的一种或者至少两种金属形成的合金。

优选地，所述第二导电层与所述导电基板之间还包括第二绝缘层。

优选地，所述第二绝缘层的材料为TiO_x、AlN、HfO_x、MgF₂、Al₂O₃、SiC、Si₃N₄、SiO₂、金刚石或陶瓷中的至少一种。

优选地，所述外延结构包括：依次层叠设置的第一型半导体层、发光层和第二型半导体层，所述第一型半导体层与所述第一电极欧姆接触，所述第二型半导体层与所述第二电极欧姆接触。

优选地，所述第一型半导体层为P型半导体层，所述第二型半导体层为N型半导体层；

或，所述第一型半导体层为N型半导体层，所述第二型半导体层为P型半导体层。

经由上述的技术方案可知，本发明提供的倒装薄膜LED芯片结构制备方法，提供带有第一电极和第二电极的倒装LED芯片结构的晶圆片和具有第一导电层和第二导电层的芯粒单元的导电衬底，其中，导电衬底的芯粒单元面积比相对应的倒装LED芯片结构的面积大，从而使倒装LED芯片结构的第一电极与第一导电层对应电性连接，第二电极与第二导电层对应电性连接，其中，第二导电层的面积大于第二电极的面积，第二导电层与第二电极连接的区域之外的区域作为第二电极层，用于与外部器件电性连接。

也即，本发明中通过上述制备方法形成的倒装薄膜LED芯片结构，利用导电衬底上额外面积的第二导电层将第二电极引出到芯片结构的外侧，无需再次对发光层进行刻蚀，暴露底层的第二电极，保留了倒装LED芯片固有的发光面积，相对于现有技术中的垂直型LED芯片结构，具有相同薄膜型光源特性，良好导热和导电性能的导电衬底，同时表现出LED芯片最大化的发光面积；相对于现有技术中的倒装LED芯片结构，将倒装LED芯片结构的生长衬底去除，从而可以选择性对去除生长衬底的表面进行粗化处理，改善LED芯片的光型分布以及进一步提高倒装LED芯片的发光效率。

同时该倒装薄膜LED芯片制备方法是在晶圆级上完成，具有较高的制备效率，利于产业化生产。将LED芯片制备成倒装薄膜型结构，第二电极的引出是通过放大导电衬底上芯粒单元的相应第二导电层来实现，保证了LED芯片最大化的发光面积，同时保证了LED外延片上芯粒总产出量。

也就是说，本发明实施例提供的倒装薄膜LED芯片结构制备方法能够得到兼具倒装LED芯片和垂直LED芯片的优点的LED芯片结构。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中提供的传统垂直型LED芯片结构俯视示意图；

图2为现有技术中提供的穿孔垂直型LED芯片结构俯视示意图；

图3为本发明实施例提供的一种倒装薄膜LED芯片结构制备方法流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种倒装LED芯片结构示意图；

图5为本发明实施例提供的填充第一绝缘层后的倒装LED芯片结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种导电衬底结构示意图；

图7为本发明实施例提供的通过键合工艺将倒装LED芯片与导电衬底电性连接的过程示意图；

图8为本发明实施例提供的去除生长衬底后的倒装薄膜LED芯片结构示意图；

图9为本发明实施例中提供的一种倒装薄膜LED芯片结构示意图；

图10为本发明实施例中提供的一种倒装薄膜LED芯片结构俯视结构示意图。

具体实施方式

正如背景技术部分所述，现有技术中垂直型LED芯片具有其对应的优势和劣势，倒装LED芯片结构也具有对应的优势和劣势，目前还没有同时兼具两者优势的LED芯片结构。

发明人发现，出现上述现象的原因是，现有技术中垂直型LED芯片结构在制作过程中，通常先在蓝宝石衬底上生长形成LED外延片，然后采用金属键合技术，将LED外延片键合至一个导电衬底的上面，再采用激光剥离技术将蓝宝石生长衬底剥离，制备出垂直型LED芯片。虽然可以通过对暴露出的N型半导体层进行腐蚀，进行表面粗化处理，能够有效提升LED芯片的出光效率，而且可以改善LED芯片的出光光形，形成朗伯分布，利于后续芯片封装时光形调控。但是无论是传统的垂直型LED芯片结构(请参见图1)还是穿孔型垂直LED芯片结构(请参见图2)，最终都需要设置打线电极PAD(图1中的P011和图2中的P021和P022)占据一定的发光面积，从而损失打线电极占据的部分外延面积。

而现有技术中的倒装LED芯片结构利用蓝宝石衬底的透光特性，可以将LED发光从蓝宝石衬底面出射，将芯片制备成倒装结构(Flip Chip)，正负电极均在LED同一侧，使得倒装结构具有最大化的出光面积，同时借助于底部反射镜(金属反射镜或分布式布拉格DBR反射镜)，使得倒装LED芯片具有较高的出光效率。

而且，倒装结构LED芯片可以共晶焊与高导热效率的基板之上，使得器件的热阻较小，结温较低，具有很大的驱动电流。但是，倒装LED芯片仍会具有蓝宝石生长衬底，会使得芯片厚度比较大，再者倒装结构芯片的蓝宝石表面很难再次进行化学或物理处理，无法进一步提高LED芯片的出光效率。

基于此，本发明提供一种倒装薄膜LED芯片结构制备方法，包括：

提供晶圆级倒装LED芯片结构，所述晶圆级倒装LED芯片结构包括生长衬底、位于所述生长衬底上的外延结构、位于所述外延结构同侧，且与所述外延结构分别电性连接的第一电极和第二电极，以及位于所述第一电极和所述第二电极之外区域的第一绝缘层；

提供导电衬底，所述导电衬底包括导电基板，所述导电基板包括相对设置的第一表面和第二表面；位于所述导电基板第一表面的第一电极层；位于所述导电基板第二表面上相互绝缘的第一导电层和第二导电层，且所述第一导电层与所述导电基板电性连接，所述第二导电层与所述导电基板之间绝缘，其中，所述第二导电层的面积大于所述第二电极的面积；

将所述晶圆级倒装LED芯片结构与所述导电衬底电性连接，其中，所述第一电极与所述第一导电层对应设置，且电性连接；所述第二电极与所述第二导电层对应设置，且电性连接；所述第二导电层与所述第二电极连接的区域外的区域作为第二电极层，用于与外部电路连接；

去掉所述生长衬底；

对去除生长衬底的晶圆级倒装LED芯片结构表面进行粗化处理。

通过提供特定形状的导电衬底，将晶圆级倒装LED芯片结构与导电衬底电性连接，由于导电衬底的面积比倒装LED芯片结构的面积大，可以通过导电衬底将倒装LED芯片结构的第一电极和第二电极电性连接到芯片外面，从而可以将倒装LED芯片的生长衬底去除，暴露出半导体层，进而对去除生长衬底的表面进行粗化处理，进一步提高倒装LED芯片的发光效率。在具有倒装LED芯片最大化利用发光面积的同时，能够对半导体层表面进行粗化，从而结合了垂直型LED芯片的优点，使得本发明提供的倒装薄膜LED芯片结构制备方法制作得到的LED芯片同时兼具倒装LED芯片最大化利用发光面积的优点和垂直型LED芯片结构中对表面进行粗化提高发光效率的优点。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参见图3，图3为本发明实施例提供的一种倒装薄膜LED芯片结构制备方法流程示意图；所述装薄膜LED芯片结构制备方法包括：

S101：提供晶圆级倒装LED芯片结构，所述晶圆级倒装LED芯片结构包括生长衬底、位于所述生长衬底上的外延结构、位于所述外延结构同侧，且与所述外延结构分别电性连接的第一电极和第二电极，以及位于所述第一电极和所述第二电极之外区域的第一绝缘层；

需要说明的是，本实施例中提供的是已经在晶圆片上制作形成阵列排布的多个倒装LED芯片结构，本实施例中不限定倒装LED芯片结构的具体结构，包括目前倒装LED芯片的各种结构。仅以图4所示倒装LED芯片结构为例进行说明。

请参见图4，图4为本发明实施例中提供的倒装LED芯片结构示意图；如图4所示，晶圆级倒装LED芯片结构包括生长衬底10、位于生长衬底上的外延结构11、位于外延结构11同侧，且与外延结构相应半导体层电性连接的第一电极12A和第二电极12B，其中，第一电极12A和第二电极12B之间绝缘。

本实施例中不限定提供晶圆级倒装LED芯片结构的具体制作方法，晶圆级倒装LED芯片结构可以是现有技术中任意形式的倒装LED芯片结构。可选的，提供晶圆级倒装LED芯片结构，具体可以包括：

提供生长衬底10；

在所述生长衬底10上依次生长第一型半导体层111、发光层112、第二型半导体层113；

刻蚀所述第二型半导体层113、所述发光层112形成第一凹槽，填充所述第一凹槽，形成第一电极12A，第一电极与第一型半导体层形成欧姆接触。本实施例中为了使得第一电极充分与第一型半导体层接触，本实施例中在刻蚀形成第一凹槽时，还可以对第一型半导体层的一部分进行刻蚀。

在所述第二型半导体层113表面形成第二电极12B，第二电极与第二型半导体层形成欧姆接触，且对LED发射光具有发射镜作用。

本实施例中不限定各个结构的材质，可选的，可以提供一蓝宝石(Sapphire)衬底，然后在蓝宝石衬底上生长GaN基LED外延片，按照常规工艺完成倒装LED芯片，倒装LED芯片为方形结构，密排阵列，倒装芯片具体包括：LED外延片生长衬底10、LED外延层11以及两个焊线极PAD(N-PAD和P-PAD)，也即第一电极12A和第二电极12B。其中，外延层包括N型(Al)GaN层、多量子阱MQWs发光层、P型GaN层，LED发光从N型层出光，P型GaN层表面设置反光镜结构，将向P型GaN层发的光反射到N型层然后出射。需要说明的是，本实施例中P型半导体层-GaN层和N型半导体层-(Al)GaN层可以互换，本实施例中对此不作限定。至此，晶圆级倒装LED芯片结构已经完成了深度(DE)刻蚀，使每个LED外延层彼此独立，相互隔离。

所述第一电极和所述第二电极与相应半导体层接触的材质可以是铝Al，氧化铟锡(ITO)，银Ag，镍Ni，钛Ti，铑Rh，钯Pd，铂Pt等其中一种或多种金属的叠层结构，本实施例中对此不作限定。

需要说明的是，本实施例中在所述第一电极和第二电极之间还填充有第一绝缘层。

具体地，具体可以参见图5，为填充第一绝缘层13后的晶圆级倒装LED芯片结构示意图。对除第一电极和第二电极区域之外的区域填充绝缘材料形成第二绝缘层，本实施例中第一绝缘层可以将第一电极和第二电极区域之外的所有区域都填充，当对晶圆切割后，单个LED芯片结构的外侧也被第一绝缘层包裹。本实施例中绝缘材料可以通过旋涂、沉积、喷涂等方式完成，第一绝缘层的材质可以是SiO2或聚酰亚胺等材料，通过光刻后刻蚀方法制备出所需图形。

需要说明的是，在后续进行键合的时候，由于高温对第一电极和第二电极，以及导电衬底上的第一导电层和第二导电层的作用，使得对应金属键合层存在熔融的可能，当金属熔融后，可能出现第一电极和第二电极的短路，为避免该现象出现，所以增加设置所述第二绝缘层，还能起到隔离第一电极和第二电极的作用；另外，第二绝缘层填充在第一电极和第二电极之外的其他区域，在后续去除生长衬底时，还可以对LED芯片结构的发光层起到支撑作用，避免去除生长衬底过程中，对LED芯片结构造成影响。

S102：提供导电衬底，所述导电衬底包括导电基板，所述导电基板包括相对设置的第一表面和第二表面；位于所述导电基板第一表面的第一电极层；位于所述导电基板第二表面上相互绝缘的第一导电层和第二导电层，且所述第一导电层与所述导电基板电性连接，所述第二导电层通过底层绝缘层与所述导电基板之间绝缘，其中，所述第二导电层的面积大于所述第二电极的面积；

如图6所示，图6为本发明实施例提供的一种导电衬底结构示意图，所述导电衬底包括导电基板20，位于导电基板20一个表面上的第一电极层21，和位于导电基板20上另一个表面上的第一导电层20A和第二导电层20B，需要说明的是，本实施例中第一导电层20A与导电基板20电性连接，第二导电层20B与导电基板20绝缘，本实施例中不限定实现方式，可选的，本实施例中第一导电层和第二导电层均采用导电物质在导电基板20上形成，本实施例中对此不做限定。

如图6中所示，本实施例中第二导电层20B中分为与第二电极电性连接的区域和不与第二电极电性连接的区域，其中，不与第二电极电性连接的部分区域作为第二电极层22，第二电极层22通过第二绝缘层23与导电基板20之间绝缘。

需要说明的是，本实施例中导电衬底的作用是将晶圆级倒装LED芯片结构的第一电极和/或第二电极连接到LED芯片结构的外侧，从而方便在导电衬底上进行打线，从而与外部电路电性连接，因此，可选的，所述第二电极层22一般为Au材料，厚度在500埃(A)以上，以便于后续进行打线。

本实施例中不限定导电衬底上芯粒单元的具体面积，只要两个导电层对位后电连接第一电极和第二电极，且至少其中一个导电层的面积比与其电连接的电极的面积大即可，类似的，也可以是倒装芯片的两个电极均通过放大面积的导电层引出在芯片的两侧，本实施例中所述的面积，是指在导电衬底的第二表面上，结构的投影面积。即电极的面积是指电极在第二表面上的投影面积，导电层的面积是指导电层在第二表面上的投影面积。

本实施例中不限定导电基板的具体制作方法，可选的，提供导电衬底具体包括：

提供导电基板20，所述导电基板20包括相对设置的第一表面和第二表面；

在所述第一表面形成所述第一电极层21；

在所述第二表面形成第二绝缘层23；

去除部分第二绝缘层23，在暴露出所述导电基板的区域形成第一导电层20A；

在剩余的第二绝缘层上的部分区域形成所述第二导电层20B。

上述各个步骤中，并没有限定各个结构的材料，可选的，本实施例中导电基板可以采用硅(Si)衬底，在Si衬底之上，首先沉积一层第二绝缘层，第二绝缘层的材质可以是：TiO_x、AlN、HfO_x、MgF₂、Al₂O₃、SiC、Si₃N₄、SiO₂、金刚石或陶瓷或者有机绝缘材料等中的至少一种，本实施例中对此不作限定，为提升LED的散热性能，可以优先选择具有良好导热性能的绝缘材料，例如：SiC、金刚石、陶瓷等导热系数较高的绝缘材料。以便于后续提高大功率倒装薄膜LED芯片的大电流驱动下的散热性能。

采用光刻后蚀刻或剥离的方法，移除部分第二绝缘层材料使第二绝缘层下方的导电基板材料裸露出来，然后再次采用光刻后蚀刻或剥离的方法制备2个独立的焊线区域，需要说明的是，本实施例中不限定第一导电层和第二导电层的材料，只要能够兼容后续的共晶键合以及LED芯片打线工艺即可。

S103：将所述晶圆级倒装LED芯片结构与所述导电衬底电性连接，其中，所述第一电极与所述第一导电层对应设置，且电性连接；所述第二电极与所述第二导电层对应设置，且电性连接；所述第二连接区与所述第二电极连接的区域外的区域作为第二电极层，用于与外部电路连接；

本实施例中不限定晶圆级倒装LED芯片结构与导电衬底电性连接的具体工艺方法，可选的，如图7所示，通过键合工艺将倒装LED芯片与导电衬底电性连接。本实施例中不限定进行金属键合的具体材质，进行键合的金属为第一电极的最外层金属、第一导电层最外层金属、第二电极的最外层金属、第二导电层最外层金属。本实施例中需要说明的是，第一电极的最外层金属、第一导电层最外层金属、第二电极的最外层金属、第二导电层最外层金属可以是相同的金属，也可以是不同的金属，可选的，用于键合的金属的材质可以是Au、In、Ni、Sn、Ag、Cu中的一种或者可以是至少两种金属形成的合金。也即，所述第一电极中用于键合的金属的材质为Au、In、Ni、Sn、Ag、Cu中的一种或者至少两种金属形成的合金；所述第一导电层中用于键合的金属的材质为Au、In、Ni、Sn、Ag、Cu中的一种或者至少两种金属形成的合金；所述第二电极中用于键合的金属的材质为Au、In、Ni、Sn、Ag、Cu中的一种或者至少两种金属形成的合金；所述第二导电层中用于键合的金属的材质为Au、In、Ni、Sn、Ag、Cu中的一种或者至少两种金属形成的合金。

需要说明的是，在键合之前需要将所述晶圆级倒装LED芯片结构与相应的导电衬底上对应的键合单元进行对位，即第一电极与所述第一导电层对位，第二电极与第二导电层对位；然后再采用共晶键合工艺将所述第一电极与所述第一导电层电性连接，将所述第二电极与所述第二导电层电性连接。

具体地，本实施例中将LED晶圆上第二绝缘层未覆盖的第一电极和第二电极区域与制备的导电衬底相应的第一导电层和第二导电层对准后进行键合。

S104：去掉所述生长衬底；

本实施例中不限定去除生长衬底10的具体工艺，可选的，通过激光剥离(LaserLift-off)方法去掉蓝宝石生长衬底，在芯片工艺制备后完成抛光工艺，至此完成薄膜型倒装LED芯片工艺制程，将LED晶圆片上芯粒图形与导电衬底相应图形对准，键合，再通过制备的掩膜选择性对芯粒进行激光剥离，将倒装LED芯片的发光层薄膜分批次选择性地转移至导电衬底之上。请参见图8，为去除生长衬底后的倒装薄膜LED芯片结构示意图。

S105：对去除生长衬底的晶圆级倒装LED芯片结构表面进行粗化处理。

本实施例中在去除晶圆级倒装LED芯片结构的生长衬底后，会裸露出对应的半导体层，从而可以对裸露的半导体层进行粗化，比如，裸露的半导体层为N型AlGaN层或GaN层时，则对N型AlGaN层或GaN层进行粗化处理，以增强LED的发光效率以及改善出光光形。

请参见图9，为在去除生长衬底的晶圆级倒装LED芯片结构表面进行粗化处理得到的晶圆级倒装LED芯片结构示意图。

本发明提供的倒装薄膜LED芯片结构制备方法，提供带有第一电极和第二电极的晶圆级倒装LED芯片结构和具有第一导电层和第二导电层的导电衬底，其中，导电衬底的面积比晶圆级倒装LED芯片结构的面积大，从而在晶圆级倒装LED芯片结构的第一电极与第一导电层对应电性连接后，第二电极与第二导电层对应电性连接，其中，第二导电层的面积大于第二电极的面积，第二导电层与第二电极连接的区域之外的区域作为第二电极层，用于与外部器件电性连接。由于导电衬底的支撑作用，可以使得晶圆级倒装LED芯片结构的生长衬底去除，从而裸露出半导体层，进而可以对半导体层进行粗化处理，在倒装LED芯片结构上，通过粗化处理进一步提高LED芯片的发光效率。

基于相同的发明构思，本发明实施例还提供一种倒装薄膜LED芯片结构，采用上面实施例中所述的倒装薄膜LED芯片结构制备方法制作形成，请参见图9，图9为本发明实施例中提供的一种倒装薄膜LED芯片结构示意图，所述倒装薄膜LED芯片结构包括：

晶圆级倒装LED芯片结构，所述晶圆级倒装LED芯片结构包括外延结构11，以及位于所述外延结构11同侧，且与所述外延结构电性连接的第一电极12A和第二电极12B，所述外延结构11背离所述第一电极12A和所述第二电极12B的表面为粗化表面；

其中，所述外延结构包括：依次层叠设置的第一型半导体层111、发光层112和第二型半导体层113，所述第一型半导体层111与所述第一电极12A欧姆接触，所述第二型半导体层113与所述第二电极12B欧姆接触。

本实施例中不限定第一型半导体层和第二型半导体层的类型，第一型半导体层和第二型半导体层的类型可以互换，也即，所述第一型半导体层为P型半导体层，所述第二型半导体层为N型半导体层；或，所述第一型半导体层为N型半导体层，所述第二型半导体层为P型半导体层。

所述第一电极和所述第二电极之间还包括第一绝缘层13，第一绝缘层13完全填充第一电极和第二电极之外的所有区域。

导电衬底，所述导电衬底包括导电基板20，所述导电基板20包括相对设置的第一表面和第二表面；位于所述导电基板20第一表面的第一电极层21；位于所述导电基板第二表面上相互绝缘的第一导电层和第二导电层，且所述第一导电层与所述导电基板20电性连接，所述第二导电层与所述导电基板20之间绝缘；

所述第二导电层与所述导电基板之间还包括第二绝缘层23。所述第二绝缘层的材料为TiO_x、AlN、HfO_x、MgF₂、Al₂O₃、SiC、Si₃N₄、SiO₂、金刚石或陶瓷或者有机绝缘材料等中的至少一种。

其中，所述第一电极12A与所述第一导电层20A对应设置，且电性连接；所述第二电极与所述第二导电层20B对应设置，且电性连接；所述第二导电层的面积大于所述第二电极12B的面积，所述第二导电层20B与所述第二电极连接的区域外的区域作为第二电极层22，用于与外部电路连接。

也即，本发明实施例中提供的所述倒装薄膜LED芯片结构具有一导电基板20，导电基板20底部具有第一电极层21，导电基板顶部部分区域采用绝缘材料23将共晶焊金属区域分割成独立两个部分，第一导电层20A和第二导电层20B，倒装芯片的第一电极12A和第二电极12B通过金属键合工艺于导电基板20的第一导电层20A和第二导电层20B之上，第二导电层20B的其余区域作为芯片的第二电极层22，LED外延层11处于第一电极12A和第二电极12B之上，LED外延层11周围以及两个电极(12A和12B)之间区域由绝缘层13填充起到隔绝正负电极和支撑外延层的作用。该芯片结构可看作将倒装LED芯片键合于一具有正负极电性隔离的导电基板之上，然后将蓝宝石衬底剥离，请参见图10，图10为本发明实施例提供的倒装薄膜LED芯片结构的俯视结构示意图；将其中一个电极引导到芯片的外边，另一电极在导电基板的底部，不仅保持了倒装LED芯片最大化的发光面积，同时还可以对芯片的表面进行粗化处理，进一步提升LED芯片的发光效率，改善芯片出光光形。

本实施例中提供的倒装薄膜LED芯片结构，与同尺寸的垂直结构LED芯片相比，可以进一步减少因PAD打线区域对发光区域的损失，与倒装芯片相比，进一步移除其生长衬底，将发光层转移至一导电衬底之上，而且可以通过裸露的N型(Al)GaN层进行粗化处理，进一步提升LED芯片的出光效率，改善发光光形。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

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 (11)

1.一种倒装薄膜LED芯片结构制备方法，其特征在于，包括：

提供晶圆级倒装LED芯片结构，所述晶圆级倒装LED芯片结构包括生长衬底、位于所述生长衬底上的外延结构、位于所述外延结构同侧，且与所述外延结构相应半导体层分别电性连接的第一电极和第二电极，以及位于所述第一电极和所述第二电极之外区域的第一绝缘层；

提供导电衬底，所述导电衬底包括导电基板，所述导电基板包括相对设置的第一表面和第二表面；位于所述导电基板第一表面的第一电极层；位于所述导电基板第二表面上相互绝缘的第一导电层和第二导电层，且所述第一导电层与所述导电基板电性连接，所述第二导电层与所述导电基板之间绝缘，其中，所述第二导电层的面积大于所述第二电极的面积；

将所述晶圆级倒装LED芯片结构与所述导电衬底电性连接，其中，所述第一电极与所述第一导电层对应设置，且电性连接；所述第二电极与所述第二导电层对应设置，且电性连接；所述第二导电层与所述第二电极连接的区域外的区域作为第二电极层，用于与外部电路连接；

去掉所述生长衬底；

对去除生长衬底的晶圆级倒装LED芯片结构表面进行粗化处理。

2.根据权利要求1所述的倒装薄膜LED芯片结构制备方法，其特征在于，所述提供晶圆级倒装LED芯片结构，具体包括：

提供生长衬底；

在所述生长衬底上依次生长第一型半导体层、发光层、第二型半导体层；

刻蚀所述第二型半导体层、所述发光层形成第一凹槽，填充所述第一凹槽，形成第一电极；

在所述第二型半导体层表面形成第二电极；

在所述第一电极和第二电极之外区域填充第一绝缘层。

3.根据权利要求1所述的倒装薄膜LED芯片结构制备方法，其特征在于，所述提供导电衬底包括：

提供导电基板，所述导电基板包括相对设置的第一表面和第二表面；

在所述第一表面形成所述第一电极层；

在所述第二表面形成第二绝缘层；

去除部分第二绝缘层，在暴露出所述导电基板的区域形成第一导电层；

在剩余的第一绝缘层上的部分区域形成第二导电层。

4.根据权利要求3所述的倒装薄膜LED芯片结构制备方法，其特征在于，所述将所述晶圆级倒装LED芯片结构与所述导电衬底电性连接，具体包括：

将所述晶圆级倒装LED芯片结构的第一电极与所述第一导电层对位，将第二电极与第二导电层对位；

采用键合工艺将所述第一电极与所述第一导电层电性连接，将所述第二电极与所述第二导电层电性连接。

5.一种倒装薄膜LED芯片结构，其特征在于，采用权利要求1-4任意一项所述的倒装薄膜LED芯片结构制备方法制作形成，所述倒装薄膜LED芯片结构包括：

晶圆级倒装LED芯片结构，所述晶圆级倒装LED芯片结构包括外延结构，位于所述外延结构同侧，且与所述外延结构相应半导体层电性连接的第一电极和第二电极，以及位于所述第一电极和所述第二电极之外区域的第一绝缘层；所述外延结构背离所述第一电极和所述第二电极的表面为粗化表面；

导电衬底，所述导电衬底包括导电基板，所述导电基板包括相对设置的第一表面和第二表面；位于所述导电基板第一表面的第一电极层；位于所述导电基板第二表面上相互绝缘的第一导电层和第二导电层，且所述第一导电层与所述导电基板电性连接，所述第二导电层与所述导电基板之间绝缘；

其中，所述第一电极与所述第一导电层对应设置，且电性连接；所述第二电极与所述第二导电层对应设置，且电性连接；所述第二导电层的面积大于所述第二电极的面积，所述第二导电层与所述第二电极连接的区域外的区域作为第二电极层，用于与外部电路连接。

6.根据权利要求5所述的倒装薄膜LED芯片结构，其特征在于，所述第一电极与所述第一导电层之间通过金属键合工艺进行键合；

所述第二电极与所述第二导电层之间通过金属键合工艺进行键合。

7.根据权利要求6所述的倒装薄膜LED芯片结构，其特征在于，所述第一电极中用于键合的金属的材质为Au、In、Ni、Sn、Ag、Cu中的一种或者至少两种金属形成的合金；

所述第一导电层中用于键合的金属的材质为Au、In、Ni、Sn、Ag、Cu中的一种或者至少两种金属形成的合金；

所述第二电极中用于键合的金属的材质为Au、In、Ni、Sn、Ag、Cu中的一种或者至少两种金属形成的合金；

所述第二导电层中用于键合的金属的材质为Au、In、Ni、Sn、Ag、Cu中的一种或者至少两种金属形成的合金。

8.根据权利要求5所述的倒装薄膜LED芯片结构，其特征在于，所述第二导电层与所述导电基板之间还包括第二绝缘层。

9.根据权利要求8所述的倒装薄膜LED芯片结构，其特征在于，所述第二绝缘层的材料为TiO_x、AlN、HfO_x、MgF₂、Al₂O₃、SiC、Si₃N₄、SiO₂、金刚石或陶瓷中的至少一种。

10.根据权利要求5所述的倒装薄膜LED芯片结构，其特征在于，所述外延结构包括：依次层叠设置的第一型半导体层、发光层和第二型半导体层，所述第一型半导体层与所述第一电极欧姆接触，所述第二型半导体层与所述第二电极欧姆接触。

11.根据权利要求10所述的倒装薄膜LED芯片结构，其特征在于，所述第一型半导体层为P型半导体层，所述第二型半导体层为N型半导体层；

或，所述第一型半导体层为N型半导体层，所述第二型半导体层为P型半导体层。

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