CN219642857U - 一种固晶平整的倒装led芯片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种固晶平整的倒装LED芯片，属于倒装LED芯片技术领域。其技术方案为：包括蓝宝石衬底及蓝宝石衬底上的外延层，外延层包括N‑GaN层、发光层和P‑GaN层；P‑GaN层的一侧设置有切割道和至少一个孔洞形的N电极导电平台，切割道向下刻蚀至蓝宝石衬底，N电极导电平台向下刻蚀至N‑GaN层。本实用新型用孔洞形结构代替传统的整块结构，芯片制备后P‑GaN层与N‑GaN层几乎位于同一平面，提高了后期焊锡固晶的平整性，同时也增加了光反的射，从而提高了芯片的光效。
Description
技术领域
本实用新型涉及倒装LED芯片技术领域，具体涉及一种固晶平整的倒装LED芯片。
背景技术
LED芯片按照结构可分为正装LED芯片、倒装LED芯片和垂直LED芯片。其中倒装LED芯片多采用六步光刻进行芯片制备，包括电流阻挡层(CBL)、N电极导电平台/电流扩展层(MESA)、切割道(ISO)、金属电极层(Metal)、布拉格反射层(DBR)以及焊锡固晶(Bonding)。传统倒装LED芯片的N电极导电平台通过ICP干法刻蚀，刻蚀出一块平台至N-GaN层，深度约1um，此种方法导致P-GaN层与N-GaN层不在同一平面(如图19所示)，后期焊锡固晶时会引起芯片的固晶不平，封装后影响芯片的亮度；同时整块N电极导电平台的蚀刻对光的反射也存在一定的局限性，从而影响芯片出光，影响亮度。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种固晶平整的倒装LED芯片，用孔洞形结构代替传统的整块结构，芯片制备后P-GaN层与N-GaN层几乎位于同一平面，提高了后期焊锡固晶的平整性，同时也增加了光反的射，从而提高了芯片的光效。
本实用新型的技术方案为：
一种固晶平整的倒装LED芯片，包括蓝宝石衬底及蓝宝石衬底上的外延层，外延层包括N-GaN层、发光层和P-GaN层；P-GaN层的一侧设置有切割道和若干个孔洞形的N电极导电平台，切割道向下刻蚀至蓝宝石衬底，N电极导电平台向下刻蚀至N-GaN层；P-GaN层、N电极导电平台的侧壁上以及切割道的侧壁上均沉积有电流阻挡层，远离切割道的P-GaN层只有部分沉积上电流阻挡层且切割道侧壁上的电流阻挡层与N电极导电平台侧壁上的电流阻挡层等高；远离切割道的P-GaN层上设置有电流扩展层；电流扩展层上对应电流阻挡层的位置以及N电极导电平台及其侧壁上均设置有金属电极层；倒装LED芯片上除电流扩展层上对应金属电极层处以及N电极导电平台上的金属电极层处，均设置有DBR层；金属电极层上设置有焊锡固晶金属层。
优选地，孔洞形的N电极导电平台呈圆形、倒锥形或方形。
优选地，所述电流阻挡层采用二氧化硅沉积而成。
优选地，所述电流扩展层采用铟锡氧化物磁控溅射而成。
优选地，所述金属电极层与焊锡固晶金属层均由铬、铝、钛、铂、镍和金中的至少两种交替真空蒸镀而成。
本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：
本实用新型的倒装LED芯片在刻蚀N电极导电平台时，用孔洞形结构代替传统的整块结构，与传统倒装LED芯片相比，芯片制备后P-GaN层与N-GaN层几乎位于同一平面，提高了后期焊锡固晶的平整性。同时通过孔洞蚀刻，反射镜DBR层蒸镀后与孔洞形的N电极导电平台形成反射结构，增加了光反的射，从而提高了芯片的光效。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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，对于本领域普通技术人员而言，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是本实用新型实施例1中的步骤一的示意图。
图2是本实用新型实施例1中的步骤二的示意图。
图3是本实用新型实施例1中的步骤三的示意图。
图4是本实用新型实施例1中的步骤四的示意图。
图5是本实用新型实施例1中的步骤五的示意图。
图6是本实用新型实施例1中的步骤六的示意图。
图7是本实用新型实施例1中的步骤七的示意图。
图8是本实用新型实施例1中的步骤八的示意图。
图9是本实用新型实施例1中的步骤九的示意图。
图10是本实用新型实施例1中的步骤十的示意图。
图11是本实用新型实施例1中的步骤十一的示意图。
图12是本实用新型实施例1中的步骤十二的示意图。
图13是本实用新型实施例1中的步骤十三的示意图。
图14是本实用新型实施例1中的步骤十四的示意图。
图15是本实用新型实施例1中的步骤十五的示意图。
图16是本实用新型实施例1中的步骤十六的示意图。
图17是本实用新型实施例1中的步骤十七的示意图。
图18是本实用新型实施例1中的步骤十八的示意图。
图19是传统倒装LED芯片的结构示意图。
图20是本实用新型的倒装LED芯片的MESA区示意图。
图21是传统倒装LED芯片的MESA区示意图。
图中，1、蓝宝石衬底；2、N-GaN层；3、发光层；4、P-GaN层；5、切割道；6、N电极导电平台；7、电流阻挡层；8、电流扩展层；9、金属电极层；10、DBR层；11、焊锡固晶金属层；12、MESA区；13、正性光刻胶；14、负性光刻胶；15、切割道预留平台。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。
实施例1
本实施例提供了一种固晶平整的倒装LED芯片，包括蓝宝石衬底1及蓝宝石衬底1上的外延层，外延层包括N-GaN层2、发光层3和P-GaN层4；P-GaN层4的一侧设置有切割道5和多个孔洞形的N电极导电平台6，切割道5向下刻蚀至蓝宝石衬底1，N电极导电平台6向下刻蚀至N-GaN层2；其中，孔洞形的N电极导电平台6可以呈圆形、倒锥形或方形等多种形状，形成MESA区12。P-GaN层4、N电极导电平台6的侧壁上以及切割道5的侧壁上均沉积有电流阻挡层7，远离切割道5的P-GaN层4只有部分沉积上电流阻挡层7且切割道5侧壁上的电流阻挡层7与N电极导电平台6侧壁上的电流阻挡层7等高；远离切割道5的P-GaN层4上设置有电流扩展层8；电流扩展层8上对应电流阻挡层7的位置以及N电极导电平台6及其侧壁上均设置有金属电极层9；倒装LED芯片上除电流扩展层8上对应金属电极层9处以及N电极导电平台6上的金属电极层9处，均设置有DBR层10；金属电极层9上设置有焊锡固晶金属层11。
本实施例的固晶平整的倒装LED芯片的制备工艺如下：
步骤一：在蓝宝石衬底PSS上依次蒸镀外延层，其中外延层包括N型氮化镓(N-GaN)层，发光层3(MQW层)，P型氮化镓(P-GaN)层，如图1所示。
步骤二：在步骤一的基础上，进行N电极导电平台6MESA的光刻工艺，即在P-GaN层4上涂覆正性光刻胶13，经过曝光、显影后，去掉部分正性光刻胶13(如图2所示)。
步骤三：采用ICP刻蚀，刻蚀深度约1um，刻蚀后进行去胶，得到N电极导电平台6和切割道预留平台15，该N电极导电平台6和切割道预留平台15从P-GaN层4向下刻蚀至露出N-GaN层2，如图3所示；此步将孔洞形的MESA区12(如图20所示)代替传统块状MESA区12(如图21所示)，使得芯片制备后，P-GaN层4与N-GaN层2几乎位于同一平面，能够提高固晶的平整性。
步骤四：在步骤三的基础上，晶圆整面沉积电流阻挡层7(CBL)，材质为二氧化硅(SiO2)，使用PECVD沉积，厚度约2100埃，如图4所示。
步骤五：在步骤四的基础上，进行光刻工艺，涂布正性光刻胶13，经过曝光、显影后，部分二氧化硅被正性光刻胶13保护，部分未被保护，如图5所示。
步骤六：在步骤五的基础上，进行电流阻挡层7湿法刻蚀与去胶。湿法刻蚀药液使用BOE，刻蚀后进行去胶，去胶后远离切割道预留平台15的P-GaN层4只有部分沉积上二氧化硅，使电流不会直接垂直传导；同时，N电极导电平台6的侧壁上以及切割道5的侧壁上均被二氧化硅包覆，阻挡后期金属与P-GaN层4和N-GaN层2导通接触造成内部短路，如图6所示。
步骤七：在步骤六的基础上，进行电流扩展层8(CBL)铟锡氧化物(ITO)的溅射镀膜。采用磁控溅射方式，圆晶整面进行镀膜，镀膜厚度约600埃，如图7所示。
步骤八：在步骤七的基础上，进行光刻工艺。在ITO层上涂布正性光刻胶13，经过曝光、显影后，部分ITO层被正性光刻胶13保护，部分未被保护，如图8所示。
步骤九：在步骤八的基础上，进行ITO的湿法刻蚀与去胶。湿法刻蚀药液使用10:24的三氯化铁与盐酸(体积比)，刻蚀280s，刻蚀后去胶，去胶后远离切割道5的P-GaN层4表面有ITO，其余部分无ITO，如图9所示。
步骤十：在步骤九的基础上，进行切割道5(ISO)光刻工艺。涂布正性光刻胶13，经过曝光、显影后，芯片表面被正性光刻胶13保护，只有芯片边缘位置无正性光刻胶13保护，如图10所示。
步骤十一：在步骤十的基础上，进行切割道5的干法刻蚀与去胶。干法刻蚀深度约5-6um，刻蚀至蓝宝石衬底PSS，刻蚀后进行去胶，去胶后得到切割道5，如图11所示。
步骤十二：在步骤十一的基础上，进行金属电极(Metal)光刻工艺。涂布负性光刻胶14，经过曝光、显影，除了远离切割道5的P-GaN层4上的电流阻挡层7以及N电极导电平台6，其余部分均被负性光刻胶14保护，如图12所示。
步骤十三：在步骤十二的基础山上，进行晶圆的离子清洗与酸洗，清洗后进行金属电极(Metal)的蒸镀，采用电子束蒸镀真空镀膜，使用金属铬(Cr)、铝(Al)、钛(Ti)、铂(Pt)、金(Au)，按照铬、铝、钛、铂、钛、铂、钛、铂、金、钛、铂、钛的顺序依次叠层蒸镀，总厚度约2.4um；蒸镀后金属通过N-GaN层2刻蚀出的N电极导电平台6与N-GaN层2接触，形成N电极，同时由于N电极导电平台6的侧壁被二氧化硅保护，金属与P-GaN层4隔离，不会造成短路；同时P-GaN层4上ITO与金属接触，形成P电极。蒸镀后进行剥离，剥离后将光刻胶及附着在光刻胶上的金属剥离掉，如图13所示。
步骤十四：在步骤十三的基础上，进行布拉格反射层(DBR层10)的蒸镀。材料使用二氧化硅与氧化钛交替镀膜，镀膜层数57层，镀膜总厚度约6um。蒸镀后的DBR层10与孔洞形的N电极导电平台6形成反射结构，此结构与平面DBR层10相比，可增加光的反射，从而提高芯片的出光，如图14所示。
步骤十五：在步骤十四的基础上，进行DBR光刻工艺。涂布正性光刻胶13，经过曝光、显影后，形成后续焊锡固晶金属与金属电极层9相通的光刻胶通道，如图15所示。
步骤十六：在步骤十五的基础上，进行DBR层10的干法刻蚀与去胶工艺。干法刻蚀使用ICP刻蚀，将光刻胶通道下方的DBR层10刻蚀干净，露出金属电极层9，再进行去胶形成DBR通道，去胶后如图16所示。
步骤十七：在步骤十六的基础上，进行焊锡固晶金属(Bonding)光刻工艺。涂布负性光刻胶14，经过曝光、显影，DBR通道上无光刻胶覆盖，其他部分被光刻胶覆盖保护，如图17所示。
步骤十八：在步骤十七的基础上，进行晶圆的离子清洗与酸洗，清洗后进行金属电极(Metal)的蒸镀，采用电子束蒸镀真空镀膜，使用金属铝(Al)、钛(Ti)、镍(Ni)、金(Au)，按照铝、钛、铝、钛、铝、钛、镍、金的顺序依次叠层蒸镀，总厚度约4um。蒸镀后形成的焊锡固晶金属层11与金属电极层9接触，形成导电通路，蒸镀后进行剥离，剥离后将光刻胶及附着在光刻胶上的金属剥离掉，至此芯片制备完成，如图18所示。
本实用新型的倒装LED芯片在刻蚀N电极导电平台6时，用孔洞形结构代替传统的整块结构，与传统倒装LED芯片相比，芯片制备后P-GaN层4与N-GaN层2几乎位于同一平面，提高了后期焊锡固晶的平整性。同时通过孔洞蚀刻，反射镜DBR层10蒸镀后与孔洞形的N电极导电平台6形成反射结构，增加了光反的射，从而提高了芯片的光效。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本实用新型进行了详细描述，但本实用新型并不限于此。在不脱离本实用新型的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本实用新型的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本实用新型的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种固晶平整的倒装LED芯片，包括蓝宝石衬底(1)及蓝宝石衬底(1)上的外延层，外延层包括N-GaN层(2)、发光层(3)和P-GaN层(4)；其特征在于，
P-GaN层(4)的一侧设置有切割道(5)和若干个孔洞形的N电极导电平台(6)，切割道(5)向下刻蚀至蓝宝石衬底(1)，N电极导电平台(6)向下刻蚀至N-GaN层(2)；
P-GaN层(4)、N电极导电平台(6)的侧壁上以及切割道(5)的侧壁上均沉积有电流阻挡层(7)，远离切割道(5)的P-GaN层(4)只有部分沉积上电流阻挡层(7)且切割道(5)侧壁上的电流阻挡层(7)与N电极导电平台(6)侧壁上的电流阻挡层(7)等高；
远离切割道(5)的P-GaN层(4)上设置有电流扩展层(8)；
电流扩展层(8)上对应电流阻挡层(7)的位置以及N电极导电平台(6)及其侧壁上均设置有金属电极层(9)；
倒装LED芯片上除电流扩展层(8)上对应金属电极层(9)处以及N电极导电平台(6)上的金属电极层(9)处，均设置有DBR层(10)；
金属电极层(9)上设置有焊锡固晶金属层(11)。
2.如权利要求1所述的固晶平整的倒装LED芯片，其特征在于，孔洞形的N电极导电平台(6)呈圆形、倒锥形或方形。
3.如权利要求1所述的固晶平整的倒装LED芯片，其特征在于，所述电流阻挡层(7)采用二氧化硅沉积而成。
4.如权利要求1所述的固晶平整的倒装LED芯片，其特征在于，所述电流扩展层(8)采用铟锡氧化物磁控溅射而成。
5.如权利要求1所述的固晶平整的倒装LED芯片，其特征在于，所述金属电极层(9)与焊锡固晶金属层(11)均由铬、铝、钛、铂、镍和金中的至少两种交替真空蒸镀而成。
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