[发明专利]薄膜倒装LED芯片及其制备方法以及白光LED芯片

说明书

技术领域

本发明属于半导体制造技术领域，尤其涉及一种薄膜倒装LED芯片及其制备方法以及白光LED芯片。

背景技术

随着全球极端气候的频繁发生，照明领域也正进入一次大的变革。LED作为第三代的固态照明技术，正被大家高度关注；但是随着技术的发展，成熟的现有工艺正面临着巨大的挑战。

目前最为成熟的LED技术是将氮化镓晶体层生长在蓝宝石绝缘衬底上，并将其正负电极做在同一侧，这样光可以从P面氮化镓层出射到环境中，但是在这种结构中电流会横向流过N型氮化镓层，导致电流拥挤，造成局部发热，从而降低了电光转换效率；同时蓝宝石衬底的导热性差，直接导致使用该方法制备的LED芯片的使用寿命较低；再有，该种结构中P电极和引线也会挡住部分光线进入器件封装。可以看出，这种正装LED芯片从器件结构本身就会对器件功率、出光效率和热性能等方面构成较大的影响。

为了克服上述正装芯片的不足，美国Lumileds公司发明了倒装芯片，如图1所示，其将氮化镓基LED芯片倒扣在基板上，且在基板上有两个打线焊盘，封装时通过大金线与外界电源连接。目前的倒装芯片都是在透明衬底(例如蓝宝石衬底和SiC衬底)上制备的，但是透明衬底对光有一定的吸收，且为五面发光，对配光要求比较高；再有，这种制备倒装芯片的方法不适用于非透明的衬底外延技术，例如硅衬底。

发明内容

针对以上问题，本发明旨在提供一种薄膜倒装LED芯片及其制备方法以及一种白光LED芯片，其不受外延衬底限制，生产效率高，成本低。

为了解决本发明的技术问题，本发明提供一种薄膜倒装LED芯片的制备方法，具体包括以下步骤：

一种薄膜倒装LED芯片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

生长衬底上依次生长缓冲层、N型GaN层、多量子阱层、P型GaN层和金属反射层形成第一结构；

对所述第一结构进行蚀刻直至暴露出N型GaN层形成多个均匀分布的第一沟槽；且在每两个第一沟槽中蚀刻出多个N电极孔，形成第二结构；

分别对所述N电极孔的侧壁和所述第一沟槽进行钝化、对所述第二结构中每两个N电极孔之间的金属反射层进行钝化以及对第一沟槽和N电极孔之间的金属反射层除预留的第一位置进行钝化形成钝化层，实现对第二结构的钝化；

在进行了钝化之后的N电极孔内沉积金属形成N电极金属层，并将相邻两个所述第一沟槽之间的N电极孔内的金属连接起来形成N电极；在金属反射层上的所述第一位置上形成P电极，且相邻的N电极和P电极之间预留第二位置，形成倒装晶片结构；

在导电基板上形成与每个所述P电极和每个所述N电极的中心位置对应的通孔，且在所述导电基板的上表面、下表面以及所述通孔的侧壁上生长绝缘层；

在所述导电基板中的所述通孔内镀上导电金属直至将通孔填满；

在所述导电基板的上表面镀上分别与所述倒装晶片结构中的所述P电极和所述N电极对应的邦定金属层，形成第二沟槽；在所述导电基板的下表面镀上与所述倒装晶片结构中的所述P电极和所述N电极对应的背金金属层，形成第三沟槽；

在所述第二沟槽内填充满隔离层，且所述隔离层比所述邦定金属层厚；

将所述导电基板的下表面对准所述倒装晶片结构中的P电极和N电极进行邦定，并去除生长衬底和缓冲层，暴露出N型GaN层形成LED晶片；

沿着第一沟槽对所述LED晶片结构进行切割，形成单个LED芯片。

在本技术方案中，第一沟槽和N电极孔的蚀刻是同步的，N电极的蚀刻同样直到暴露出N型GaN层。在钝化的过程中，预留出来的第一位置用来形成P电极，且P电极在钝化层上也会有，N电极和P电极的厚度相同，最重要的是，在形成的P电极和N电极中间预留第二位置，防止薄膜倒装LED芯片在工作的过程中短路。再有，在导电基板上形成的隔离层正好与这里的第二位置匹配，即隔离层比绑定金属层厚的那个厚度正好是N电极和P电极的厚度，这样，倒装晶片结构才能更好的与导电基板键合。

优选地，所述金属反射层的材料为下列中的一种：Ag、Al、Ni、Ni-Ag合金、Al-Ni合金、Ag-Ni-Al合金。

优选地，所述钝化层和绝缘层的材料为下列中的一种或多种：SiO2、SiN、Al2O3。

优选地，所述邦定金属层材料为下列中的一种或多种Au、Sn、Au-Sn合金、Ag-Sn合金、Ni-Sn合金、Al-Ge合金。

优选地，所述导电基板的材料为下列中的一种：硅、锗、CU-W合金、Mo、Cr。