一種led倒裝芯片及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種LED倒裝芯片，包括藍(lán)寶石襯底、LED外延片和依次設(shè)置在藍(lán)寶石襯底上的n型GaN層、量子阱有源區(qū)、p型GaN層和金屬反射層，刻蝕所述n型GaN層以形成n型GaN層裸露區(qū)域，在所述的p型GaN層與金屬反射層之間依次設(shè)有透明導(dǎo)電層和介質(zhì)反射層；所述介質(zhì)反射層上設(shè)有通孔，所述金屬反射層通過該通孔延伸至與透明導(dǎo)電層相連接；在n型GaN裸露層和金屬反射層上分別設(shè)有n和p電極。本發(fā)明通過加入透明導(dǎo)電層和多層介質(zhì)反射層，解決了單一金屬層高反射率和低電阻率之間的矛盾，本器件具有出光率高、開啟電壓低的優(yōu)點(diǎn)，具有更好的可靠性，更加適合于倒裝LED領(lǐng)域的運(yùn)用。
【專利說明】一種LED倒裝芯片及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光電子發(fā)光器件制造領(lǐng)域，具體涉及一種LED倒裝芯片及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著以GaN(氮化鎵)材料P型摻雜的突破為起點(diǎn)的第三代半導(dǎo)體材料的興起，伴隨著以III族氮化物為基礎(chǔ)的高亮度發(fā)光二極管(Light Emitting D1de，LED)的技術(shù)突破，用于新一代綠色環(huán)保固體照明光源的氮化物L(fēng)ED正在成為新的研究熱點(diǎn)。目前，LED應(yīng)用的不斷升級以及市場對于LED的需求，使得LED正朝著大功率和高亮度的方向發(fā)展。其中研究熱點(diǎn)之一是LED倒裝芯片技術(shù)。其結(jié)構(gòu)如圖1所示，同正裝芯片一致，在襯底I上依次設(shè)有η型GaN層2、量子阱有源區(qū)3、ρ型GaN層4，而與正裝芯片不同的是，P型GaN上不再是透明導(dǎo)電層，而是一層金屬反射層5。金屬反射層的材料可以是銀或者鋁這些較高反射率的金屬材料。反射層5、ρ型GaN層4、量子阱有源區(qū)3及η型GaN層2的部分被刻蝕，形成η型GaN層裸露區(qū)域，在η型GaN裸露層和金屬反射層上分別設(shè)有η和ρ電極，使用時將芯片倒置，通過η、P電極與線路板焊接，而光從襯底I取出。
[0003]在此種倒裝芯片結(jié)構(gòu)中，金屬反射層5既是光反射層，也是P型GaN接觸層。它要求反射率要高，同時P型接觸電阻要小。在制作過程中，為實(shí)現(xiàn)良好的P型歐姆接觸，金屬反射層通常在400至600攝氏度下高溫合金。在高溫下，金屬層，尤其是金屬銀，易產(chǎn)生團(tuán)聚現(xiàn)象，導(dǎo)致反射率由合金前的90%下降至合金后的40-60%，倒裝芯片的亮度因而大幅下降。另一方面，金屬在較低溫度(如200-400攝氏度下)合金，反射率能保持在80%以上，然而與ρ型GaN的接觸電阻會升高，導(dǎo)致芯片開啟電壓上升。因此高反射率和低接觸電阻形成金屬合金難以兩全的一對矛盾體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于:針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，提供一種LED倒裝芯片及其制造方法，用以解決金屬反射層的高反射率和低接觸電阻之間的矛盾。
[0005]本發(fā)明的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種LED倒裝芯片，包括藍(lán)寶石襯底1、LED外延片和依次設(shè)置在藍(lán)寶石襯底I上的η型GaN層2、量子阱有源區(qū)3、ρ型GaN層4和金屬反射層5，刻蝕所述η型GaN層2以形成η型GaN層裸露區(qū)域，在所述的ρ型GaN層4與金屬反射層5之間依次設(shè)有透明導(dǎo)電層6和介質(zhì)反射層7 ;所述介質(zhì)反射層7上設(shè)有通孔，所述金屬反射層5通過該通孔延伸至與透明導(dǎo)電層6相連接；在η型GaN裸露層和金屬反射層5上分別設(shè)有η和ρ電極。
[0006]作為優(yōu)選，所述透明導(dǎo)電層6的材料可以是氧化銦錫ITO或者氧化鋅。
[0007]作為優(yōu)選，所述介質(zhì)反射層7可以是二氧化硅、氧化鈦和氧化鋁的多層組合結(jié)構(gòu)，層數(shù)不少于兩層。
[0008]作為優(yōu)選，所述介質(zhì)反射層7的通孔均勻分布。[0009]作為優(yōu)選，所述刻蝕為干法刻蝕。
[0010]作為優(yōu)選，所述LED外延片可以是藍(lán)光、綠光、紫外或紅光外延片。
[0011]如上所述的一種LED倒裝芯片的制造方法，包括以下步驟:
步驟SI，通過MOCVD在藍(lán)寶石襯底上自下而上依次生成η型GaN層、量子阱有源區(qū)和P型GaN層，通過干法刻蝕所述η型GaN層以形成η型GaN層裸露區(qū)域；
步驟S2，在ρ型GaN層上方鍍一層透明導(dǎo)電層，再對透明導(dǎo)電層進(jìn)行光刻和刻蝕使其覆蓋P型GaN層，之后通過合金使透明導(dǎo)電層與ρ型GaN層形成歐姆接觸；
步驟S3，接著在透明導(dǎo)電層上通過氣相沉積制作多層介質(zhì)反射層，通過光刻和刻蝕在介質(zhì)反射層內(nèi)形成深度從該層延伸至透明導(dǎo)電層的通孔；
步驟S4，再在介質(zhì)反射層上蒸鍍一層金屬反射層，并使得金屬反射層通過通孔延伸至與透明導(dǎo)電層相連接；
步驟S5，最后分別在η型GaN裸露層和金屬反射層上制作η、ρ電極。
[0012]作為優(yōu)選，透明導(dǎo)電層6的制備可以是蒸鍍或?yàn)R射工藝。
[0013]作為優(yōu)選，所述金屬反射層5的材料可以是銀或者鋁。
[0014]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明與現(xiàn)有倒裝芯片技術(shù)相比，透明導(dǎo)電層與P型GaN層易形成優(yōu)質(zhì)歐姆接觸，其接觸電阻小，開啟電壓低，而且透明導(dǎo)電層為氧化物材料，其接觸的化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)于金屬反射層與P型GaN層的接觸。同時，透明導(dǎo)電層的光透過率可達(dá)到95%以上，其上方的介質(zhì)反射層為多層結(jié)構(gòu)，其光反射率可達(dá)到98%以上。不過由于介質(zhì)反射層本身不導(dǎo)電，必須通過通孔讓金屬與透明導(dǎo)電層連接，此時金屬層無需像傳統(tǒng)倒裝結(jié)構(gòu)一樣為實(shí)現(xiàn)歐姆接觸在高溫下合金，只需在較低溫度下合金，可避免金屬團(tuán)聚，形成較佳的表面形貌。
[0015]本發(fā)明中，通過加入透明導(dǎo)電層和多層介質(zhì)反射層，解決了單一金屬層高反射率和低電阻率之間的矛盾，本器件具有出光率高、開啟電壓低的優(yōu)點(diǎn)，具有更好的可靠性，更加適合于倒裝LED領(lǐng)域的運(yùn)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
圖1是已知技術(shù)中普通倒裝芯片結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本實(shí)用新型的LED倒裝芯片結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中標(biāo)記:1_藍(lán)寶石襯底，2-η型GaN層，3-量子阱有源區(qū)，4_ρ型GaN層，5-金屬反射層，6-透明導(dǎo)電層，7-介質(zhì)反射層。
[0017]【具體實(shí)施方式】
本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0018]本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0019]如圖2所示，一種LED倒裝芯片，包括藍(lán)寶石襯底1、LED外延片和依次設(shè)置在藍(lán)寶石襯底I上的η型GaN層2、量子阱有源區(qū)3、ρ型GaN層4和金屬反射層5，通過干法刻蝕所述η型GaN層2以形成η型GaN層裸露區(qū)域，在所述的ρ型GaN層4與金屬反射層5之間依次設(shè)有透明導(dǎo)電層6和介質(zhì)反射層7 ;所述透明導(dǎo)電層6的材料可以是氧化銦錫ITO或者氧化鋅；所述LED外延片可以是藍(lán)光、綠光、紫外或紅光外延片。
[0020]所述介質(zhì)反射層7上設(shè)有均勻分布的通孔，所述金屬反射層5通過該通孔延伸至與透明導(dǎo)電層6相連接；所述介質(zhì)反射層7的材料可以是二氧化硅、氧化鈦、或氧化鋁等的組合，介質(zhì)反射層可以是兩層甚至更多層，層數(shù)越多反射率越高；在η型GaN裸露層和金屬反射層5上分別設(shè)有η和ρ電極。
[0021]如上所述的一種LED倒裝芯片的制造方法，包括以下步驟:
步驟SI，通過MOCVD在藍(lán)寶石襯底上自下而上依次生成η型GaN層、量子阱有源區(qū)和ρ型GaN層，通過干法刻蝕所述η型GaN層以形成η型GaN層裸露區(qū)域；
步驟S2，在ρ型GaN層上方鍍一層透明導(dǎo)電層，再對透明導(dǎo)電層進(jìn)行光刻和刻蝕使其覆蓋P型GaN層，之后通過合金使透明導(dǎo)電層與ρ型GaN層形成歐姆接觸；
步驟S3，接著在透明導(dǎo)電層上通過氣相沉積制作多層介質(zhì)反射層，通過光刻和刻蝕在介質(zhì)反射層內(nèi)形成深度從該層延伸至透明導(dǎo)電層的通孔；
步驟S4，再在介質(zhì)反射層上蒸鍍一層金屬反射層，并使得金屬反射層通過通孔延伸至與透明導(dǎo)電層相連接；
步驟S5，最后分別在η型GaN裸露層和金屬反射層上制作η、ρ電極。
[0022]透明導(dǎo)電層6的制備可以是蒸鍍或?yàn)R射工藝；所述金屬反射層5的材料可以是銀或者招。
[0023]本發(fā)明通過加入透明導(dǎo)電層和多層介質(zhì)反射層，解決了單一金屬層高反射率和低電阻率之間的矛盾，本器件具有出光率高、開啟電壓低的優(yōu)點(diǎn)，具有更好的可靠性，更加適合于倒裝LED領(lǐng)域的運(yùn)用。
[0024]本發(fā)明并不局限于前述的【具體實(shí)施方式】。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
【權(quán)利要求】
1.一種LED倒裝芯片，包括藍(lán)寶石襯底(I)、LED外延片和依次設(shè)置在藍(lán)寶石襯底(I)上的η型GaN層(2)、量子阱有源區(qū)(3)、P型GaN層(4)和金屬反射層(5)，刻蝕所述η型GaN層(2)以形成η型GaN層裸露區(qū)域，其特征在于，在所述的P型GaN層(4)與金屬反射層(5)之間依次設(shè)有透明導(dǎo)電層(6)和介質(zhì)反射層(7);所述介質(zhì)反射層(7)上設(shè)有通孔，所述金屬反射層(5)通過該通孔延伸至與透明導(dǎo)電層(6)相連接；在η型GaN裸露層和金屬反射層(5)上分別設(shè)有η和P電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED倒裝芯片，其特征在于，所述透明導(dǎo)電層(6)的材料可以是氧化銦錫ITO或者氧化鋅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED倒裝芯片，其特征在于，所述介質(zhì)反射層(7)可以是二氧化硅、氧化鈦和氧化鋁的多層組合結(jié)構(gòu)，層數(shù)不少于兩層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED倒裝芯片，其特征在于，所述介質(zhì)反射層(7)的通孔均勻分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED倒裝芯片，其特征在于，所述刻蝕為干法刻蝕。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED倒裝芯片，其特征在于，所述LED外延片可以是藍(lán)光、綠光、紫外或紅光外延片。
7.如權(quán)利要求1所述的一種LED倒裝芯片的制造方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟SI，通過MOCVD在藍(lán)寶石襯底上自下而上依次生成η型GaN層、量子阱有源區(qū)和P型GaN層，通過干法刻蝕所述η型GaN層以形成η型GaN層裸露區(qū)域； 步驟S2，在P型GaN層上方鍍一層透明導(dǎo)電層，再對透明導(dǎo)電層進(jìn)行光刻和刻蝕使其覆蓋P型GaN層，之后通過合金使透明導(dǎo)電層與P型GaN層形成歐姆接觸； 步驟S3，接著在透明導(dǎo)電層上通過氣相沉積制作多層介質(zhì)反射層，通過光刻和刻蝕在介質(zhì)反射層內(nèi)形成深度從該層延伸至透明導(dǎo)電層的通孔； 步驟S4，再在介質(zhì)反射層上蒸鍍一層金屬反射層，并使得金屬反射層通過通孔延伸至與透明導(dǎo)電層相連接； 步驟S5，最后分別在η型GaN裸露層和金屬反射層上制作η、ρ電極。
8.如權(quán)利要求7所述的一種LED倒裝芯片的制造方法，其特征在于，透明導(dǎo)電層(6)的制備可以是蒸鍍或?yàn)R射工藝。
9.如權(quán)利要求7所述的一種LED倒裝芯片的制造方法，其特征在于，所述金屬反射層(5)的材料可以是銀或者鋁。
【文檔編號】H01L33/42GK104037295SQ201410266339
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月16日
【發(fā)明者】華斌 申請人:江蘇漢萊科技有限公司