CN205092266U - 一种倒装led芯片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种倒装LED芯片，包括衬底，由N型GaN层、多量子阱有源区及P型GaN层组成的外延层，及分别与N型GaN层及P型GaN层电连接的N电极和P电极，还包括从上方及周侧包围P型GaN层的反射镜，以将多量子阱有源区发出的光全部反射到衬底。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体发光器件技术领域，尤其涉及一种倒装LED芯片。
背景技术
倒装LED芯片（FlipChip）衬底朝上、电气面朝下设置，其在蓝宝石衬底上生长GaN基LED结构层，由多量子阱有源区发出的光透过位于上方的蓝宝石衬底射出，芯片的P型接触电极和N型接触电极通过金属球焊接固定在支架上，通过导热系数高的支架将P/N结产生的热量及时传递出去。
现有技术制备倒装LED芯片时，为了形成N电极，先制作一个台阶，利用ICP刻除一部分的P型GaN及多量子阱有源区，直到暴露出N型GaN，然后在P型GaN上沉积反射镜以将光反射到蓝宝石衬底层。当LED芯片倒装时，从所述台阶的侧壁以及P型GaN没有生长反射镜的区域所溢出的光会被支架阻挡，限制了出光效率。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种倒装LED芯片结构，可以将台阶侧壁与切割道边沿的溢出光反射至衬底层出光，从而提高LED的出光效率。
为了实现上述目的，本实用新型一实施方式提供一种倒装LED芯片，包括衬底，由N型GaN层、多量子阱有源区及P型GaN层组成的外延层，及分别与N型GaN层及P型GaN层电连接的N电极和P电极，其特征在于，还包括反射镜，所述反射镜从上方及周侧包围所述P型GaN层，以将多量子阱有源区发出的光全部反射到衬底。
作为本实施方式的进一步改进，反射镜以Ag为反射层，以TiW为反射层的保护结构。
作为本实施方式的进一步改进，反射镜为多层金属。
作为本实施方式的进一步改进，反射镜延伸至与衬底相接。
作为本实施方式的进一步改进，倒装LED芯片还包括位于P型GaN层上方的ITO透明导电层，反射镜至少部分设置于ITO透明导电层上方。
作为本实施方式的进一步改进，倒装LED芯片还包括保护层，所述保护层，其设置于外延层与反射镜之间。
作为本实施方式的进一步改进，保护层为二氧化硅。
作为本实施方式的进一步改进，倒装LED芯片还包括隔离层，其包覆反射镜。
作为本实施方式的进一步改进，隔离层为二氧化硅。
作为本实施方式的进一步改进，倒装LED芯片还包括位于隔离层上的N接触电极和P接触电极。
与现有技术相比，本实用新型的LED倒装芯片，反射镜从上方及侧面包围P型GaN层，形成反射杯结构，将MESA台阶侧壁与切割道边沿的溢出光反射至衬底层出光，提高了出光效率。而且，采用此结构的LED倒装芯片在封装外壳中无需再设置反射杯，减小了因封装造成的出光效率差异。
附图说明
图1是本实用新型一实施方式中倒装LED芯片的制备流程示意图；
图2是本实用新型一实施方式中倒装LED芯片的的结构示意图；
图3是本实用新型又一实施方式中倒装LED芯片的制备流程示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。
本实用新型表示位置与方向的术语是以LED芯片的电气面为参照，靠近电气面、远离衬底层的方向为“上”，反之为“下”。
实施例一
参考图1及图2，本实用新型倒装LED芯片的制备方法包括如下步骤：
S1、提供一衬底10，在衬底10上沉积外延层，形成LED芯片。
其中，外延层包括N型GaN层20、多量子阱有源区（图未示）和P型GaN层30。
进一步地，衬底10为蓝宝石。
S2、在外延层上沉积ITO（IndiumTinOxides,纳米铟锡金属氧化物）导电层50。
具体地，采用等离子溅射或其他常规方法沉积高密度ITO导电层50，并对该导电层进行快速退火热处理，以使ITO导电层50重结晶，导电层更致密，导电率和透光率更高。
进一步地，ITO导电层50厚150?。该导电层具有良好的透光性，可以促进外延层中的电流扩散而不影响出光，可以提高反射镜的反射效果。
在一实施例中，步骤S2前还包括常规方法对LED芯片进行表面清洁。
S3、在ITO导电层50上光刻MESA图形，以ICP刻蚀出MESA图形。
在一实施例中，使用光刻胶在ITO导电层50上进行正胶匀胶，然后进行MESA图层光刻。刻蚀MESA例如可选用BCl3和Cl2。
ICP刻蚀到N型GaN层形成PN台阶，暴露N型GaN层形成N型半导体台面。
以ITO刻蚀液湿法刻蚀MESA边沿残余的ITO，完毕后去除光刻胶。
S4、光刻出切割道图形，以ICP刻蚀出切割道图形。
在一实施例中，使用光刻胶在ITO导电层50上进行正胶匀胶，然后光刻出切割道图形，ICP刻蚀到衬底层10，使衬底10局部暴露，用于分隔若干独立的功能单元，各单元之间绝缘。
S5、在N型GaN层上制作N电极60。
具体地，光刻胶为负胶，光刻出N-Pad图形，利用电子束蒸发沉积金属电极，并通过剥离工艺获得N电极60。其中，金属电极可以为Cr/Al/Ni或其他。也可采用其他现有公知技术制作电极。
制作完成后去除光刻胶。
S6、沉积保护层70，光刻出保护层图形并刻蚀。其中，图形区域超出P型GaN层30的区域边界。
在一实施例中，保护层70为SiO2,沉积厚度为6000?。光刻胶为正胶，光刻出所需要的图形，以BOE(bufferedoxideetche，缓冲氧化液刻蚀)湿法刻蚀，完毕后去除光刻胶，得到相应的保护层70。
S7、在ITO层上制作反射镜80。
在一实施例中，在ITO层上以负胶光刻反射镜图形，该图形区域超出SiO2保护层的图形边界，利用溅射沉积金属反射镜80。反射镜80可以为Ag/TiW，其中Ag为反射层，TiW为反射层的保护结构。然后以剥离工艺获得反射镜80，再去除光刻胶。反射镜80也可使用其他金属组合，以形成多层金属，兼顾光反射、导电及散热的功能。
由于前一步骤中SiO2保护层沉积厚度远高于现有方法中数百埃的厚度，且光刻图形超出P型PaN层的边界，使沉积的反射镜80可以从侧面包围P型GaN层。
步骤S6、S7经两次光刻以形成反射镜80。参照图2，反射镜80形成于P型GaN层30上方及全部侧面，并向下方延伸至衬底10，形成反射杯结构，可以有效地将LED芯片MESA台阶侧壁与切割道边沿的溢出光向下反射至衬底层出光，从而提高LED的出光效率。
S8、沉积隔离层90，光刻出隔离层图形并刻蚀。
在一实施例中，隔离层90为SiO2,用以包覆反射镜80。正胶光刻出所需要的图形后，以BOE湿法刻蚀，完毕后去除光刻胶，得到相应的隔离层。
所述隔离层90是为了阻挡N电极与P电极接触，从而造成LED短路。
S9、在隔离层上制作P接触电极和N接触电极。
在隔离层上负胶光刻出连接焊盘100图形，利用电子束蒸发沉积金属电极，并通过剥离工艺获得P接触电极和N接触电极。其中，金属电极可以为Cr/Al/Ti/Au或其他。完毕后去除光刻胶。P接触电极和N接触电极位于倒装芯片顶部，用于倒装芯片与支架的焊接。
本实用新型的倒装芯片制备方法中还包括公知的工艺优化步骤，如检测、减薄等，在此不做赘述。
实施例二
图3示出又一制备倒装LED芯片的方法步骤。其与实施例一步骤基本相同，区别仅在于，省略沉积ITO层的步骤。相应地，需在ITO层上完成的步骤变为在P型GaN层上进行。实施例二制得的倒装芯片中，P型GaN层上方无ITO层。如此可以使工艺更简单。
通常，由于封装外壳构造的不同，会使LED芯片的出光效率发生5%-7%的差异。本实用新型的倒装LED芯片，在芯片内形成了反射杯结构，将多量子阱有源区发出的光全部反射到衬底层，因此在封装外壳中无需再设置反射杯，减小了因封装造成的出光效率差异。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种倒装LED芯片，包括衬底，由N型GaN层、多量子阱有源区及P型GaN层组成的外延层，及分别与N型GaN层及P型GaN层电连接的N电极和P电极，其特征在于，还包括反射镜，所述反射镜从上方及周侧包围所述P型GaN层，以将多量子阱有源区发出的光全部反射到衬底。
2.根据权利要求1所述的倒装LED芯片，其特征在于，所述反射镜以Ag为反射层，以TiW为反射层的保护结构。
3.根据权利要求1所述的倒装LED芯片，其特征在于，所述反射镜为多层金属。
4.根据权利要求1所述的倒装LED芯片，其特征在于，所述反射镜延伸至与衬底相接。
5.根据权利要求1所述的倒装LED芯片，其特征在于，还包括位于P型GaN层上方的ITO透明导电层，所述反射镜至少部分设置于ITO透明导电层上方。
6.根据权利要求1所述的倒装LED芯片，其特征在于，还包括保护层，所述保护层设置于外延层与反射镜之间。
7.根据权利要求6所述的倒装LED芯片，其特征在于，所述保护层为二氧化硅。
8.根据权利要求1所述的倒装LED芯片，其特征在于，还包括隔离层，所述隔离层包覆反射镜。
9.根据权利要求8所述的倒装LED芯片，其特征在于，所述隔离层为二氧化硅。
10.根据权利要求8所述的倒装LED芯片，其特征在于，还包括位于隔离层上的N接触电极和P接触电极。
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| CN109075227A (zh) * | 2016-04-13 | 2018-12-21 | 欧司朗光电半导体有限公司 | 光电子半导体芯片 |
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| CN107230739B (zh) * | 2017-05-02 | 2018-12-11 | 扬州乾照光电有限公司 | 一种无台阶电极结构的csp芯片及其制造方法 |
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