[发明专利]倒装LED芯片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及LED制造领域，尤其涉及一种倒装LED芯片及其制备方法。

背景技术

在传统的正装结构LED芯片中，P型GaN掺杂困难导致空穴载流子浓度低下和不易长厚而导致电流不易扩散，当前普遍采用在P型GaN表面制备超薄金属薄膜或ITO薄膜的方法使电流得以均匀扩散。但是金属薄膜电极层会吸收部分光，降低出光效率。如果将金属薄膜电极层厚度减薄反过来又限制电流扩散层在P型GaN层表面实现均匀和可靠的电流扩散。ITO透光率虽然高达90％，但电导率却不及金属，电流的扩散效果亦有限。而且正装结构的电极和引线做到出光面，工作时会挡住部分光线。因此，这种P型接触结构制约了LED芯片的工作电流大小。另一方面，正装结构LED芯片的PN结热量通过蓝宝石衬底导出，鉴于蓝宝石的导热系数很低，对大尺寸的功率型芯片来说导热路径较长，正装结构LED芯片的热阻较大，工作电流也受到限制。

为了克服正装LED芯片的上述不足，业界提出一种倒装LED芯片(Flip chip)结构，如图1所示，包括蓝宝石衬底20、外延层30焊接层40。在进行封装时首先制备具有适合共晶焊接的大尺寸倒装LED芯片，同时制备相应尺寸的散热载基板10，并在其上制作共晶焊接电极的金导电层和引出导电层，例如超声波金丝球焊点11。然后，利用共晶焊接设备将大尺寸倒装LED芯片与散热载基板10通过超声波金丝球焊点11焊接在一起。在这种结构中，光从蓝宝石衬底发出。由于光不从电流扩散层出射，这样不透光的电流扩散层可以加厚，可以均匀倒装LED芯片的电流密度分布。同时这种结构还可以将PN结的热量直接通过金导电层或金属凸点导给热导系数比蓝宝石高3～5倍的的硅衬底，散热效果更优；而且在PN结与P电极之间增加了一个光反射层，又消除了电极和引线的挡光，因此这种结构具有电、光、热等方面较优的特性。由于其兼顾出光效率高和散热性好的优点，目前国内外多家公司开始加大对Flip-chip的研发投入。

新型倒装LED芯片制作方法是在LED芯片表面制备出两个面积大、厚度厚的PN电极盘以替代先前贴片支架上的超声波金丝球焊点，可以不需要散热基板直接共晶焊后使用。但是该方法需要反射层Ag、阻挡层(Barrier layer)、N链接层(Connect layer)的引入，此外电极(AuSn)面积的扩大和厚度增厚，会导致倒装LED芯片需要更多的制作工序、更多的贵金属，成本远远高于正装芯片。

发明内容

本发明的目的在于提供一种倒装LED芯片及其制备方法，可直接封装在相应的平面基板上，此外无需制备反射层、阻挡层及N链接层，制备方法简单，成本低。

为了实现上述目的，本发明提出了一种倒装LED芯片的制备方法，包括步骤：

提供衬底，在所述衬底上依次形成N型GaN、量子阱层及P型GaN；

依次刻蚀所述P型GaN和量子阱层，形成电极平台，所述电极平台暴露出所述N型GaN；

在所述P型GaN上形成透明导电层；

在所述透明导电层的表面形成设有图案的隔离层，所述隔离层的图案暴露出部分所述透明导电层，所述隔离层覆盖所述电极平台处的透明导电层、P型GaN和量子阱层的侧壁；

在所述图案的隔离层上形成P电极，所述P电极通过图案与所述透明导电层相连，在所述N型GaN及部分隔离层的表面形成N电极。

进一步的，在所述的倒装LED芯片的制备方法中，所述透明导电层的材质为ITO、AZO、ZnO或NiAu，采用电子束或溅射方式蒸镀形成。

进一步的，在所述的倒装LED芯片的制备方法中，所述设有图案的隔离层为分布布拉格反射镜，为SiO₂和Ti₃O₅不同折射率材料的叠层，叠层范围为1～31层。

进一步的，在所述的倒装LED芯片的制备方法中，所述P电极和N电极采用蒸镀或溅射方式形成，材质为Au或Sn并搭配Cr、Al、Ti或Pt。

进一步的，本发明还提出了一种倒装LED芯片，采用如上文所述的制备方法形成，包括：