[发明专利]倒装LED芯片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体光电芯片技术领域，尤其涉及一种倒装LED芯片及其制备方法。

背景技术

针对由于LED芯片功率的提高带来的散热难、发光效率低及可靠性降低的问题，业界也对LED芯片的结构出了进一步的改进。例如，公开号为103762283的中国发明专利申请公开了一种LED倒装芯片，采用在芯片上设置P焊盘和N焊盘的结构实现导热，其散热主要通过芯片上的两个P/N焊盘，然后通过AuSn或锡膏焊接把热量从焊盘扩散到基板。但是该LED芯片主要通过传导散热，而其第二绝缘层的厚度大于6um，而且采用有机硅胶，由于第二绝缘层较厚而且其导热系数较低，导致热量依然难于导出，热量聚集在芯片上就会影响芯片可靠性，增加光衰和减少芯片寿命，LED芯片的导热及可靠性问题仍然没有得以解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够改善散热问题的倒装LED芯片及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

倒装LED芯片，包括衬底以及依次生长于所述衬底表面上的N型氮化镓层、发光层及P型氮化镓层，所述N型氮化镓层、发光层及P型氮化镓层构成芯片的外延层，所述P型氮化镓层上形成有反射层或电流扩展层；还包括：覆盖所述外延层和所述反射层或电流扩展层表面的第一绝缘层；与所述反射层或电流扩展层电连接的P型电极，所述P型电极形成于所述第一绝缘层上；与所述N型氮化镓层电连接的N型电极，所述N型电极形成于所述第一绝缘层上；形成于所述P型电极或N型电极上的环形的散热凹槽，所述散热凹槽贯穿至所述第一绝缘层表面；覆盖于所述P型电极和N型电极表面上及位于P型电极和N型电极之间的第一绝缘层表面上的第二绝缘层，所述第二绝缘层填充满所述散热凹槽，所述第二绝缘层上形成贯穿至所述P型电极或N型电极表面的散热孔，所述散热孔在水平面上的投影位于所述散热凹槽内；沉积于所述第二绝缘层上并与所述N型电极连接的N焊盘；沉积于所述第二绝缘层上并与所述P型电极连接的P焊盘；填充满所述散热孔的导热柱，所述导热柱的顶部与所述第二绝缘层表面平齐或露出于所述第二绝缘层。

本发明倒装LED芯片更进一步的技术方案为：所述导热柱的导热系数不小于100W/(m·K)。

本发明倒装LED芯片更进一步的技术方案为：所述导热柱的顶部与所述第二绝缘层表面平齐并与所述P焊盘及N焊盘相连。

本发明倒装LED芯片更进一步的技术方案为：所述N焊盘和P焊盘部分填充满所述散热孔形成导热柱。

本发明倒装LED芯片更进一步的技术方案为：所述散热凹槽形成于所述N型电极上且位于芯片的两端。

本发明倒装LED芯片更进一步的技术方案为：所述导热柱覆盖于所述第二绝缘层表面上，并填充满所述散热孔，所述导热柱与所述N焊盘及P焊盘相互隔离。

本发明倒装LED芯片更进一步的技术方案为：所述散热凹槽形成于所述N型电极上且位于芯片的中部。

本发明倒装LED芯片更进一步的技术方案为：还包括贯穿所述外延层、露出所述衬底表面的沟槽；贯穿所述P型氮化镓、发光层直到N型氮化镓层表面的N电极孔；所述第一绝缘层填充所述沟槽和N电极孔，所述第一绝缘层上形成有与所述反射层或电流扩展层表面相连的P型接触孔和与所述N型氮化镓层表面相连的N型接触孔；所述P型电极沉积在部分第一绝缘层上及P型接触孔内、通过P型接触孔与反射层或电流扩展层电连接；所述N型电极沉积在部分第一绝缘层上及N型接触孔内、通过N型接触孔与N型氮化镓层电连接；所述第二绝缘层上形成有与N型电极表面连接的N型电极接触孔以及与P型电极表面连接的P型电极接触孔；所述N焊盘沉积于所述第二绝缘层上和所述N型电极接触孔内并与所述N型电极连接；所述P焊盘沉积于所述第二绝缘层上和所述P型电极接触孔内并与所述P型电极连接。

一种倒装LED芯片的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、提供衬底，在所述衬底表面上生长N型氮化镓层，在N型氮化镓层上生长发光层，在发光层上生长P型氮化镓层，所述N型氮化镓层、发光层及P型氮化镓层构成每个芯片的外延层；

步骤二、在P型氮化镓层上覆盖反射层或电流扩展层；

步骤三、在外延层上形成沟槽及N电极孔，所述沟槽的深度至衬底表面并露出衬底，所述N电极孔贯穿P型氮化镓层、发光层直到N型氮化镓层表面；

步骤四、在外延层和反射层或电流扩展层的表面覆盖第一绝缘层，第一绝缘层填充沟槽和N电极孔；

步骤五、在第一绝缘层上形成深至反射层或电流扩展层表面的P型接触孔和深至N型氮化镓层表面的N型接触孔；