具有雙反射層的倒裝發(fā)光二極管芯片的制作方法
【專利摘要】具有雙反射層的倒裝發(fā)光二極管芯片，涉及發(fā)光二極管芯片的生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，在一透明生長(zhǎng)基板的同一側(cè)依次設(shè)置N型半導(dǎo)體層、有源層和P型半導(dǎo)體層；在P型半導(dǎo)體層上設(shè)置透明氧化物歐姆接觸層，在透明氧化物歐姆接觸層上設(shè)置P反射層；在局部裸露的N型半導(dǎo)體層上設(shè)置N反射層；P反射層和N反射層布置在透明生長(zhǎng)基板的同一側(cè)；P反射層由P反射金屬層、第一阻擋金屬層和第一Ti接觸金屬層組成，N反射層由N反射金屬層、第二阻擋金屬層和第二Ti接觸金屬層組成。本發(fā)明有助于倒裝發(fā)光二極管芯片提升亮度和提高層與層之間的黏附，改善可靠性。
【專利說明】具有雙反射層的倒裝發(fā)光二極管芯片

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)光二極管芯片的生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及具有復(fù)合歐姆接觸雙反射層的倒裝發(fā)光二極管芯片。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)LED器件結(jié)構(gòu)類型包括正裝、垂直和倒裝結(jié)構(gòu)。正裝結(jié)構(gòu)LED的P和N電極都位于芯片的同側(cè)，其存在的缺點(diǎn)包括散熱性能不佳和電流擁擠效應(yīng)；垂直結(jié)構(gòu)LED特殊的導(dǎo)電襯底和芯片結(jié)構(gòu)，P和N電極分別位于芯片的兩側(cè)；倒裝結(jié)構(gòu)LED的P、N電極位于同側(cè)，GaN外延層表面整面蒸鍍金屬反射電極，采用倒裝焊技術(shù)將芯片倒裝于基板上。
[0003]GaN基倒裝LED芯片的P、N電極位于同側(cè)，這樣會(huì)引起電流在電極
附近的聚集分布，出現(xiàn)電流擁擠效應(yīng)，擁擠在一起的電流會(huì)產(chǎn)生較多的焦耳熱，加上發(fā)生全反射而不能出射的光，導(dǎo)致部分有源區(qū)的溫度不斷的惡性攀升。半導(dǎo)體材料對(duì)溫度很敏感，溫度的升高會(huì)加劇晶格振動(dòng)，導(dǎo)致參與輻射復(fù)合的載流子數(shù)目降低，非輻射復(fù)合增強(qiáng)，降低了芯片的內(nèi)量子效率，并且使LED器件的使用壽命大打折扣；溫度還會(huì)引起GaN基材料禁帶寬度的變化，使芯片的發(fā)射光譜紅移，這對(duì)利用藍(lán)光激發(fā)YAG熒光粉來獲得白光的照明系統(tǒng)來說是非常不利的。因此，要得到大功率且外量子效率穩(wěn)定的芯片需要解決芯片局部區(qū)域大電流和光的取出問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是提出一處具有更優(yōu)性能的倒裝LED芯片的大規(guī)模量產(chǎn)及穩(wěn)定性的具有雙反射層的倒裝發(fā)光二極管芯片。
[0005]本發(fā)明在一透明生長(zhǎng)基板的同一側(cè)依次設(shè)置N型半導(dǎo)體層、有源層和P型半導(dǎo)體層；在P型半導(dǎo)體層上設(shè)置透明氧化物歐姆接觸層，在透明氧化物歐姆接觸層上設(shè)置P反射層；在局部裸露的N型半導(dǎo)體層上設(shè)置N反射層；所述P反射層和N反射層布置在透明生長(zhǎng)基板的同一側(cè)；其特征在于:所述P反射層由P反射金屬層、第一阻擋金屬層和第一Ti接觸金屬層組成，所述P反射金屬層設(shè)置在透明氧化物歐姆接觸層上，第一阻擋金屬層設(shè)置在P反射金屬層上，第一 Ti接觸金屬層設(shè)置在第一阻擋金屬層上；所述N反射層由N反射金屬層、第二阻擋金屬層和第二 Ti接觸金屬層組成，所述N反射金屬層設(shè)置在N型半導(dǎo)體層上，第二阻擋金屬層設(shè)置在N反射金屬層上，第二 Ti接觸金屬層設(shè)置在第二阻擋金屬層上。
[0006]本發(fā)明有助于倒裝發(fā)光二極管芯片提升亮度和提高層與層之間的黏附，改善可靠性，與傳統(tǒng)正裝LED相比優(yōu)勢(shì)明顯，主要有:
1、芯片的電流分布更均勻。在大電流工作條件下，倒裝結(jié)構(gòu)芯片具有更好的電流擴(kuò)展及均勻性。
[0007]2、芯片出光提取效率高。出光面沒有電極遮擋，PSS襯底技術(shù)和表面粗化能大幅度的改善藍(lán)寶石面的出光效率。
[0008]3、芯片散熱能力提高。LED決定芯片光效及壽命的主要因素為芯片結(jié)溫，與傳統(tǒng)正裝結(jié)構(gòu)以藍(lán)寶石襯底作為散熱通道相比，倒裝芯片結(jié)構(gòu)有著較佳的散熱能力。倒裝(Flip-Chip)技術(shù)通過共晶焊將LED芯片倒裝到具有更高導(dǎo)熱率的硅襯底(導(dǎo)熱系數(shù)約120W/mK或氮化鋁(導(dǎo)熱系數(shù)約150W/mK)的陶瓷基體上，傳統(tǒng)正裝芯片藍(lán)寶石導(dǎo)熱系數(shù)約(25ff/mK)，芯片與襯底間共晶焊提高了 LED芯片的散熱能力，保障LED的熱量能夠快速?gòu)男酒袑?dǎo)出。
[0009]4、倒裝芯片封裝采用倒裝焊接技術(shù)使芯片使用中能承受更大工作電流，相比金線焊接具有更低的串聯(lián)電阻，更高的熱穩(wěn)定性。
[0010]5、倒裝芯片在應(yīng)用中更適合向集成化、小型化、超薄化發(fā)展，減少使用封裝材料和封裝體體積。
[0011]另外,本發(fā)明所述P反射金屬層的厚度為1000?3000A，所述P反射金屬層為可見光反射率大于80%，所述P反射金屬層的材料為Ag、Al、Ni Ag或Ni Al中的任意一種。以此制成的高反射金屬層的厚度能達(dá)到穩(wěn)定的反射效果。
[0012]本發(fā)明所述第一阻擋金屬層和第二阻擋金屬層的厚度可分別為10?5000A，各阻擋金屬層為單層N1、Au、Cr、Pt或任意以上金屬的多層組合，非合金。常見的低電遷移率金屬能很好的防止反射金屬層材料的擴(kuò)散溢出。
[0013]所述N反射金屬層的厚度為1000?3000A, N反射金屬層為可見光反射率大于70%的CrAl組合結(jié)構(gòu)層。該組合能很好的與N型半導(dǎo)體形成歐姆接觸，并起到光反射作用。
[0014]另外，為了實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的透光性，并與P型半導(dǎo)體層形成更好電接觸性能，本發(fā)明所述透明氧化物歐姆接觸層的厚度為5?1000A。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明中P反射金屬層的剖面放大示意圖。
[0017]圖3為本發(fā)明中N反射金屬層的剖面放大示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說明。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0019]其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行了詳細(xì)的表述，在詳述本發(fā)明實(shí)例時(shí)，為了便于說明，示意圖不依照一般比例局部放大，不應(yīng)以此作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0020]如圖1所示，在透明生長(zhǎng)基板000的同一側(cè)采用常規(guī)技術(shù)依次生長(zhǎng)N型半導(dǎo)體層
001、有源層002和P型半導(dǎo)體層003。通過蝕刻裸露出N型半導(dǎo)體層001的部分區(qū)域。
[0021]在P型半導(dǎo)體層003表面沉積厚度為5?1000A的透明氧化物歐姆接觸層101(如使用磁控濺射濺射銦錫氧化物透明導(dǎo)電薄膜500A)，并在氧化物歐姆接觸層101表面繼續(xù)沉積P反射層102。
[0022]如圖2所示，P反射層102包括P反射金屬層102a，阻擋金屬層102b和接觸金屬層102c。采用厚度為10A/2000A的NiAg金屬為P反射金屬層102a材料，直接蒸鍍于透明氧化物歐姆接觸層上，經(jīng)測(cè)試形成的P反射金屬層102a的可見光反射率大于80%，再在P反射金屬層102a依次蒸鍍厚度為3000A的Pt層和厚度為200A的Cr層，以組合形成阻擋金屬層102b。然后再在阻擋金屬層102b上以Ti蒸鍍形成Ti接觸金屬層102c，為厚度100A。
[0023]制作時(shí)，P反射金屬層102a的材料也可以采用單層的Ag或Al，還可以采用Ni Al替代。阻擋金屬層102b的材料也可以采用單層的N1、Au、Cr、Pt，其四元素中任意兩種組八口 ο
[0024]如圖3所示，以同樣的加工方法沉積N反射層103:N反射層103由N反射金屬層103a、阻擋金屬層103b和Ti接觸金屬層103c組成。N反射金屬層103a使用CrAl金屬厚度分別為15A、2000A直接設(shè)置在蝕刻裸露出的N型半導(dǎo)體層001上。制成的N反射金屬層103a的可見光反射率大于70%。阻擋金屬層103b使用厚度3000A的Pt和200A的Cr組合設(shè)置在N反射金屬層上103a。阻擋金屬層103b的材料也可以采用單層的N1、Au、Cr、Pt，其四元素中任意兩種組合。Ti接觸金屬層103c則采用厚度為100A的Ti設(shè)置在阻擋金屬層103b上。
[0025]最后在N反射層103和P反射層102上分別制作完成用絕緣介質(zhì)層覆蓋指定區(qū)域，裸露部分N反射層和P反射層用于N、P焊盤的制作。
【權(quán)利要求】
1.一種倒裝發(fā)光二極管芯片，在一透明生長(zhǎng)基板的同一側(cè)依次設(shè)置N型半導(dǎo)體層、有源層和P型半導(dǎo)體層；在P型半導(dǎo)體層上設(shè)置透明氧化物歐姆接觸層，在透明氧化物歐姆接觸層上設(shè)置P反射層；在局部裸露的N型半導(dǎo)體層上設(shè)置N反射層；所述P反射層和N反射層布置在透明生長(zhǎng)基板的同一側(cè)；其特征在于:所述P反射層由P反射金屬層、第一阻擋金屬層和第一 Ti接觸金屬層組成，所述P反射金屬層設(shè)置在透明氧化物歐姆接觸層上，第一阻擋金屬層設(shè)置在P反射金屬層上，第一 Ti接觸金屬層設(shè)置在第一阻擋金屬層上；所述N反射層由N反射金屬層、第二阻擋金屬層和第二 Ti接觸金屬層組成，所述N反射金屬層設(shè)置在N型半導(dǎo)體層上，第二阻擋金屬層設(shè)置在N反射金屬層上，第二 Ti接觸金屬層設(shè)置在第二阻擋金屬層上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述倒裝發(fā)光二極管芯片，其特征在于:所述P反射金屬層的厚度為1000?3000A,所述P反射金屬層為可見光反射率大于80%,所述P反射金屬層的材料為Ag、Al、Ni Ag或Ni Al中的任意一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述倒裝發(fā)光二極管芯片，其特征在于:所述第一阻擋金屬層的厚度為10?5000A，所述第一阻擋金屬層為N1、Au、Cr、Pt中的至少任意一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述倒裝發(fā)光二極管芯片，其特征在于:所述N反射金屬層的厚度為1000?3000A，N反射金屬層為可見光反射率大于70%的CrAl組合結(jié)構(gòu)層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述倒裝發(fā)光二極管芯片，其特征在于:所述第二阻擋金屬層的厚度為10?5000A，所述第二阻擋金屬層為N1、Au、Cr、Pt中的至少任意一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述倒裝發(fā)光二極管芯片，其特征在于:所述第一Ti接觸金屬層的厚度為10?500 A0
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述倒裝發(fā)光二極管芯片，其特征在于:第二Ti接觸金屬層厚度為10 ?500 Ao
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述倒裝發(fā)光二極管芯片，其特征在于:所述透明氧化物歐姆接觸層的厚度為5?1000A。
【文檔編號(hào)】H01L33/46GK104409601SQ201410615822
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月5日
【發(fā)明者】金豫浙, 馮亞萍, 張溢, 李志聰, 葉青賢, 孫一軍, 王國(guó)宏 申請(qǐng)人:揚(yáng)州中科半導(dǎo)體照明有限公司