CN214336738U - 倒装双层dbr的led芯片结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种倒装双层DBR的LED芯片结构，包括：在芯片衬底的正面生长有LED芯片外延结构，在外延结构表面上镀有ITO膜；在芯片结构上制作N、P金属导电支线；在芯片结构的正面沉积有SiO2绝缘层，在SiO2绝缘层表面镀有第一DBR反射层，通过ICP刻蚀技术将N、P金属导电支线暴露出来并在对应位置制作N、P焊盘电极；在芯片结构背面镀有第二DBR反射层；芯片结构在未切割时，在芯片结构上通过刻蚀技术形成切割道，芯片沿切割道进行切割。本实用新型通过在DBR反射层上设置切割道，将DBR反射层分为若干小区块，降低芯片结构的整体应力，防止芯片结构发生翘曲。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体技术领域，尤其是一种倒装双层DBR的LED芯片结构。
背景技术
发光二极管（LED）是一种将电能转化为光能的固体发光器件，其中GaN基的LED芯片得到了长足的发展和应用。发光二极管的发光效率主要有两方面因素：器件的内量子效率和外量子效率。由于菲涅尔损失、全反射损失和材料吸收损失的存在，使LED芯片的光提取效率降低。光提取效率是指出射到空气中的光子占电子-空穴对通过辐射复合在芯片有源区产生光子的比例，其主要与LED的几何结构和材料光学特性有关。为了提高光的提取效率，通常采用的技术方案有：生长分布布拉格反射层（DBR）结构、表面粗化技术和光子晶体技术等。分布布拉格反射层的反射率可达到99%以上，它没有金属反射层的吸收问题，又可以通过改变材料的折射率或厚度来调整能隙位置。现有技术中采用的双面DBR结构存在应力过大、切割难度大等问题，而且其制作方法也需要进一步改进和完善。
实用新型内容
本申请人针对上述现有技术中采用的双面DBR结构存在应力过大、切割难度大以及制作方法需要改善等问题，提供了一种结构合理的倒装双层DBR的LED芯片结构，通过在DBR反射层上设置切割道，将DBR反射层分为若干小区块，降低芯片结构的整体应力，防止芯片结构发生翘曲，而且在切割道区域不含DBR，降低芯片的切割难度，从而提高芯片制造的良品率。
本实用新型所采用的技术方案如下：
一种倒装双层DBR的LED芯片结构，在芯片衬底的正面生长有LED芯片外延结构，在外延结构表面上镀有ITO膜，通过ICP刻蚀技术将暴漏区域的N-GaN层刻蚀出来，形成N-GaN台阶；在芯片结构上制作N、P金属导电支线；在芯片结构的正面沉积有SiO2绝缘层，在SiO2绝缘层表面镀有第一DBR反射层，通过ICP刻蚀技术将N、P金属导电支线暴露出来，在N、P金属导电支线的对应位置制作N、P焊盘电极；在芯片结构背面镀有第二DBR反射层；芯片结构在未切割时，在芯片结构上通过刻蚀技术形成切割道，所述切割道位于芯片结构的正面或背面或双面，芯片沿切割道进行切割。
作为上述技术方案的进一步改进：
利用PECVD技术在芯片结构的表面沉积SiO2绝缘层，利用氧化物镀膜技术在SiO2绝缘层表面镀第一DBR反射层，然后利用正性光刻掩膜技术制作掩膜图形，通过ICP刻蚀技术将N、P金属导电支线暴露出来。
利用负性光刻掩膜技术制作焊盘电极图形，并通过电子束蒸发技术制作N、P焊盘电极。
利用氧化物镀膜技术在芯片结构背面镀第二DBR反射层。
利用正性光刻掩膜技术制作掩膜图形，将切割道暴露出来，通过ICP刻蚀技术将切割道处的DBR刻蚀掉形成切割道。
芯片衬底为蓝宝石、硅片、碳化硅片或金属。
LED芯片外延结构是依次生长的缓冲层、U-GaN层、N-GaN层、多量子阱层和P-GaN层，或者是依次生长的N-GaN层、多量子阱层和P-GaN层。
本实用新型的有益效果如下：
本实用新型通过在DBR反射层上设置切割道，将DBR反射层分为若干小区块，降低芯片结构的整体应力，防止芯片结构发生翘曲。芯片结构在切割之前利用正性光刻掩膜技术制作掩膜图形，将切割道暴露出来，通过ICP刻蚀技术将切割道处的DBR刻蚀掉形成切割道，所述切割道位于芯片结构的正面或背面或双面，芯片沿切割道进行切割，在切割道区域不含DBR，降低芯片的切割难度，从而提高芯片制造的良品率。本实用新型采用在芯片结构的正面沉积SiO2绝缘层，在SiO2绝缘层表面镀第一DBR反射层，通过ICP刻蚀技术将N、P金属导电支线暴露出来，通过电子束蒸发技术制作N、P焊盘电极，既便于第一DBR反射层的加工制作，又实现了N、P焊盘电极的引出结构。本实用新型通过芯片结构正面和背面的双层DBR反射层增强侧面出光，降低光学距离(OD)，能够显著提高光的提取效率，且制作工艺简单便捷。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图中：1、芯片衬底；2、ITO膜；3、金属导电支线；4、SiO2绝缘层；5、第一DBR反射层；6、焊盘电极；7、第二DBR反射层。
具体实施方式
下面结合附图，说明本实用新型的具体实施方式。
如图1所示，本实用新型所述的倒装双层DBR的LED芯片结构在芯片衬底1上生长LED芯片外延结构，芯片衬底1包括但不限于蓝宝石、硅片、碳化硅片或金属。例如利用MOCVD设备（MOCVD，Metal-organic Chemical Vapor Deposition，金属有机化合物化学气相沉淀）在芯片衬底1上生长LED芯片外延结构，LED芯片外延结构是多层结构，根据实际需要而定，例如可以是依次生长的缓冲层、U-GaN层、N-GaN层、多量子阱层和P-GaN层，也可以是依次生长的N-GaN层、多量子阱层和P-GaN层，所述LED芯片外延结构覆盖在芯片衬底1的整面。MOCVD是在气相外延生长（VPE）的基础上发展起来的一种新型气相外延生长技术。
在P-GaN层上镀ITO膜2，ITO膜2和P-GaN层形成良好的欧姆接触。具体的，利用磁控溅射技术在芯片结构上镀ITO膜2（ITO，Indium Tin Oxide，氧化铟锡），利用退火炉的高温快速退火（RTA，Rapid Thermal Annealing），使ITO膜2和P-GaN层形成良好的欧姆接触。
通过ICP刻蚀技术（ICP，Inductively Coupled Plasma，感应耦合等离子体刻蚀）将暴漏区域的N-GaN层刻蚀出来，形成N-GaN台阶。在此基础上利用金属镀膜技术制作N、P金属导电支线3。利用PECVD技术在芯片结构的表面沉积SiO2绝缘层4，利用氧化物镀膜技术比如电子束蒸发技术在SiO2绝缘层4表面镀第一DBR反射层5，然后利用正性光刻掩膜技术制作掩膜图形，通过ICP刻蚀技术将N、P金属导电支线3暴露出来。利用负性光刻掩膜技术制作焊盘电极图形，并通过电子束蒸发技术制作N、P焊盘电极6。
利用氧化物镀膜技术比如电子束蒸发技术在芯片结构背面镀第二DBR反射层7。利用正性光刻掩膜技术制作掩膜图形，将切割道暴露出来，所述切割道位于芯片结构的正面或背面或双面，通过ICP刻蚀技术将切割道处的DBR刻蚀掉。
参照图1，本实用新型所述倒装双层DBR的LED芯片结构的制作方法，包括以下步骤：
步骤S1：提供芯片衬底1包括但不限于蓝宝石、硅片、碳化硅片或金属，利用MOCVD设备在芯片衬底1上生长LED芯片外延结构，LED芯片外延结构是多层结构，根据实际需要而定，例如可以是依次生长N-GaN层、多量子阱层和P-GaN层，也可以是依次生长的缓冲层、U-GaN层、N-GaN层、多量子阱层和P-GaN层，所述LED芯片外延结构覆盖在芯片衬底1的整面。
步骤S2：利用磁控溅射技术在芯片结构表面上镀ITO膜2，利用退火炉的高温快速退火，使ITO膜2和P-GaN层形成良好的欧姆接触。
步骤S3：利用正性光刻掩膜技术制作掩膜图形，通过ICP刻蚀技术将暴漏区域的N-GaN层刻蚀出来，形成N-GaN台阶。
步骤S4：利用金属镀膜技术制作N、P金属导电支线3。
步骤S5：利用PECVD技术在芯片结构的表面沉积SiO2绝缘层4，利用氧化物镀膜技术比如电子束蒸发技术在SiO2绝缘层4表面镀第一DBR反射层5，然后利用正性光刻掩膜技术制作掩膜图形，通过ICP刻蚀技术将N、P金属导电支线3暴露出来。
步骤S6：利用负性光刻掩膜技术制作焊盘电极图形，并通过电子束蒸发技术制作N、P焊盘电极6。
步骤S7：利用砂轮将上述芯片结构进行减薄处理。
步骤S8：利用氧化物镀膜技术比如电子束蒸发技术在芯片结构背面镀第二DBR反射层7。
步骤S9：利用正性光刻掩膜技术制作掩膜图形，将切割道暴露出来，所述切割道位于芯片结构的正面或背面或双面，通过ICP刻蚀技术将切割道处的DBR刻蚀掉。
步骤S10：利用砂轮刀将芯片衬底1上的器件沿切割道进行切割，并利用裂片技术将芯片分离。通过探针台和分选机设备对切割后的芯片进行光电参数测试并分类，形成成品芯片。
在本实用新型中，正性光刻掩膜技术是利用正性光刻胶制成掩膜图形的技术，凡是在能量束（光束、电子束、离子束等）的照射下，以降解反应为主的光刻胶称为正性光刻胶，简称正胶。负性光刻掩膜技术是利用负性光刻胶制成掩膜图形的技术，凡是在能量束（光束、电子束、离子束等）的照射下，以交联反应为主的光刻胶称为负性光刻胶，简称负胶。
以上描述是对本实用新型的解释，不是对实用新型的限定，在不违背本实用新型精神的情况下，本实用新型可以作任何形式的修改。
Claims (7)
1.一种倒装双层DBR的LED芯片结构，其特征在于：在芯片衬底(1)的正面生长有LED芯片外延结构，在外延结构表面上设有ITO膜(2)，LED芯片外延结构的N-GaN层刻蚀形成N-GaN台阶；在芯片结构上制作N、P金属导电支线(3)；在芯片结构的正面设有SiO2绝缘层(4)，在SiO2绝缘层(4)表面设有第一DBR反射层(5)，N、P金属导电支线(3)刻蚀暴露，在N、P金属导电支线(3)的对应位置制作N、P焊盘电极(6)；在芯片结构背面设有第二DBR反射层(7)；芯片沿芯片结构的正面或背面或双面上的切割道进行切割。
2.根据权利要求1所述的倒装双层DBR的LED芯片结构，其特征在于：利用PECVD技术在芯片结构的表面沉积SiO2绝缘层(4)，利用氧化物镀膜技术在SiO2绝缘层(4)表面镀第一DBR反射层(5)，然后利用正性光刻掩膜技术制作掩膜图形，通过ICP刻蚀技术将N、P金属导电支线(3)暴露出来。
3.根据权利要求1所述的倒装双层DBR的LED芯片结构，其特征在于：利用负性光刻掩膜技术制作焊盘电极图形，并通过电子束蒸发技术制作N、P焊盘电极(6)。
4.根据权利要求1所述的倒装双层DBR的LED芯片结构，其特征在于：利用氧化物镀膜技术在芯片结构背面镀第二DBR反射层(7)。
5.根据权利要求1所述的倒装双层DBR的LED芯片结构，其特征在于：利用正性光刻掩膜技术制作掩膜图形，将切割道暴露出来，通过ICP刻蚀技术将切割道处的DBR刻蚀掉形成切割道。
6.根据权利要求1所述的倒装双层DBR的LED芯片结构，其特征在于：芯片衬底(1)为蓝宝石、硅片、碳化硅片或金属。
7.根据权利要求1所述的倒装双层DBR的LED芯片结构，其特征在于：LED芯片外延结构是依次生长的缓冲层、U-GaN层、N-GaN层、多量子阱层和P-GaN层，或者是依次生长的N-GaN层、多量子阱层和P-GaN层。
Priority Applications (1)
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Publications (1)
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2020
- 2020-12-18 CN CN202023082664.7U patent/CN214336738U/zh active Active
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