[发明专利]一种具有低热阻绝缘层结构的倒装LED芯片及制作方法

摘要

本发明提供一种具有低热阻绝缘层结构的倒装LED芯片及制作方法，方法包括，在蓝宝石衬底上依次生长N型GaN层、量子阱和P型GaN层，完成LED芯片的外延结构；刻蚀掉芯片四周的量子阱和P型GaN层，露出部分N型GaN层；在P型GaN层表面溅射反射层；通过磁控溅射淀积AlN绝缘层；对AlN绝缘层进行刻蚀开孔；在孔内通过电子束蒸发填充金属，得到引出N型GaN层和反射层的焊盘电极；对芯片背面的蓝宝石衬底进行研磨和减薄；本发明通过PVD技术采用磁控溅射工艺制备具有高绝缘性和高热导率的AlN薄膜层，代替常规工艺的SiO₂或Si₃N₄绝缘层，绝缘层热导率由0.1~0.5W/(m·K)提升到150~170W/(m·K)，大幅度降低倒装芯片的系统热阻，同时增加了倒装芯片在大电流下的驱动能力。

主权项

1.一种具有低热阻绝缘层结构的倒装LED芯片的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一. 提供一蓝宝石衬底（8），在所述蓝宝石衬底（8）上依次生长N型GaN层（7）、量子阱（6）和P型GaN层（4），完成LED芯片的外延结构；步骤二. 通过光刻掩膜版的遮挡，刻蚀芯片两侧的量子阱（6）和P型GaN层（4），露出部分N型GaN层（7）；步骤三. 通过光刻掩膜版的遮挡，在露出部分的N型GaN层（7）上电子束蒸镀金属，形成N扩展条（3）的金属层；步骤四. 在所述P型GaN层（4）表面溅射反射层（5），所述反射层（5）覆盖所述P型GaN层（4）；步骤五. 通过磁控溅射淀积AlN绝缘层（1），所述AlN绝缘层（1）覆盖反射层（5）、N扩展条（3）的金属层、量子阱（6）和P型GaN层（4）；所述AlN绝缘层（1）的形成过程是，在高真空腔体内，对Al金属靶材施加50~5000W的DC/RF溅射功率，同时通入高纯度工艺气体Ar和N2，制备具有高绝缘性和高热导率的AlN绝缘层（1）；所述Ar的气体流量为10~200sccm，所述N2的气体流量为5~100sccm；所述AlN绝缘层（1）的电阻率为1013~ 1014Ω∙cm，热导率为150~170w /(m·K)；步骤六. 通过光刻掩膜版的遮挡，采用ICP刻蚀工艺，对AlN绝缘层（1）进行刻蚀开孔，在N扩展条（3）接触区位置形成N注入孔，在反射层（5）接触区域形成P注入孔；步骤七. 通过光刻掩膜版的遮挡，在芯片左右区域AlN绝缘层（1）上电子束蒸镀金属，形成焊盘电极（2），所述焊盘电极（2）覆盖N注入孔和P注入孔区域；步骤八. 对芯片背面的蓝宝石衬底（8）进行研磨、减薄和切割，完成芯片器件加工制作。