[发明专利]薄膜结构的LED芯片及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄膜结构的LED芯片及其制造方法，属于半导体技术领域。

背景技术

在强光手电、汽车大灯等高输出光密度的应用领域，传统LED芯片因热阻高、散热差的问题，单颗芯片驱动电流无法进一步提高，制约了LED在高输出光密度领域的应用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种薄膜结构的LED芯片及其制造方法，具有热阻低、电流分布均匀、驱动电流大、输出光密度高等特点，有效解决了传统LED芯片的不足。

按照本发明提供的技术方案，所述薄膜结构的LED芯片，其特征是：包括硅基板，硅基板的下表面设置硅基板下电极，硅基板的上表面设置硅基板键合电极层，硅基板键合电极层的上表面设置芯片键合电极层，芯片键合电极层的上表面设置多个凹槽，在凹槽的底部和侧壁设置绝缘层，在凹槽中从下至上依次设置反射层、P-GaN层MQW量子阱；在所述芯片键合电极层的上表面覆盖N-GaN层，N-GaN层覆盖芯片键合电极层的上表面和凹槽的上部，N-GaN层与芯片键合电极层和MQW量子阱接触；在所述N-GaN层上设置开口，开口的底部暴露出反射层，在反射层上设置芯片正电极焊盘层。

所述薄膜结构的LED芯片的制造方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1：在蓝宝石衬底上生长LED外延结构，LED外延结构包括依次生长的N-GaN层、MQW量子阱和P-GaN层；

步骤2：在N-GaN层上刻蚀浅槽，浅槽由P-GaN层的上表面延伸至N-GaN层的上部；

步骤3：在P-GaN层上制作反射层；

步骤4：在晶圆表面制备绝缘层，并刻蚀绝缘层，使绝缘层形成多个不连续的部分，每个部分的绝缘层均包裹反射层、P-GaN层和MQW量子阱；

步骤5：在晶圆表面制作芯片键合电极层，芯片键合电极层通过浅槽与N-GaN层连接；

步骤6：将晶圆与蒸镀有键合层的硅基板键合，硅基板的一表面蒸镀硅基板下电极层，硅基板的另一表面蒸镀硅基板键合电极层，将芯片键合电极层与硅基板键合电极层进行键合；

步骤7：将蓝宝石衬底剥离，在剥离面进行刻蚀形成开口，开口由N-GaN层的表面延伸至反射层；

步骤8：在步骤7得到的开口处制作芯片正极焊盘层。

进一步的，所述反射层的金属为AgTiW。

进一步的，所述芯片键合电极层的金属依次为Cr/Al/Pt/Au/Sn，其中Sn层厚度不低于1μm。

进一步的，所述步骤6中，键合温度为250~350℃，键合压力为1000~5000N，键合时间为10~30min。

进一步的，所述芯片正极焊盘层的金属依次为Cr/Al/Pt/Au，其中Au层厚度不低于1um。

本发明所述薄膜结构的LED芯片及其制造方法，具有热阻低、电流分布均匀、驱动电流大、输出光密度高等特点，有效解决了传统LED芯片的不足。

附图说明

图1为本发明所述薄膜结构的LED芯片的结构示意图。

附图标记说明：1-N-GaN层、2-MQW量子阱、3-P-GaN层、4-反射层、5-绝缘层、6-芯片键合电极层、7-硅基板键合电极层、8-硅基板、9-硅基板下电极层、10-芯片正电极焊盘层。

具体实施方式

下面结合具体附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明所述薄膜结构的LED芯片包括硅基板8，硅基板8的下表面设置硅基板下电极9，硅基板8的上表面设置硅基板键合电极层7，硅基板键合电极层7的上表面设置芯片键合电极层6，芯片键合电极层6的上表面设置多个凹槽，在凹槽的底部和侧壁设置绝缘层5，在凹槽中从下至上依次设置反射层4、P-GaN层3和MQW量子阱2；在所述芯片键合电极层6的上表面覆盖N-GaN层1，N-GaN层1覆盖芯片键合电极层6的上表面和凹槽的上部；在所述N-GaN层1上设置开口，开口的底部暴露出反射层4，在反射层4上设置芯片正电极焊盘层10。

本发明所述薄膜结构的LED芯片的制造方法，包括以下步骤

步骤1：利用MOCVD设备在蓝宝石衬底上依次生长N-GaN层1、MQW量子阱2和P-GaN层3形成完整的LED外延结构，通过改变MQW量子阱2生长过程中温度和In、Al组分可以改变发光波长；

步骤2：利用正性光刻胶掩膜技术，制作掩膜图形，通过ICP刻蚀技术，将N-GaN层1上的浅槽刻蚀出来，浅槽由P-GaN层3的上表面延伸至N-GaN层1中；