倒裝led芯片及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于半導體光電芯片技術領域，尤其涉及一種倒裝LED芯片及其制備方法。
【背景技術】
[0002]針對由于LED芯片功率的提高帶來的散熱難、發(fā)光效率低及可靠性降低的問題，業(yè)界也對LED芯片的結(jié)構(gòu)出了進一步的改進。例如，公開號為103762283的中國發(fā)明專利申請公開了一種LED倒裝芯片，采用在芯片上設置P焊盤和N焊盤的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)導熱，其散熱主要通過芯片上的兩個P/N焊盤，然后通過AuSn或錫膏焊接把熱量從焊盤擴散到基板。但是該LED芯片主要通過傳導散熱，而其第二絕緣層的厚度大于6um，而且采用有機硅膠，由于第二絕緣層較厚而且其導熱系數(shù)較低，導致熱量依然難于導出，熱量聚集在芯片上就會影響芯片可靠性，增加光衰和減少芯片壽命，LED芯片的導熱及可靠性問題仍然沒有得以解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種能夠改善散熱問題的倒裝LED芯片及其制備方法。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下的技術解決方案:
[0005]倒裝LED芯片，包括襯底以及依次生長于所述襯底表面上的N型氮化鎵層、發(fā)光層及P型氮化鎵層，所述N型氮化鎵層、發(fā)光層及P型氮化鎵層構(gòu)成芯片的外延層，所述P型氮化鎵層上形成有反射層或電流擴展層；還包括:覆蓋所述外延層和所述反射層或電流擴展層表面的第一絕緣層；與所述反射層或電流擴展層電連接的P型電極，所述P型電極形成于所述第一絕緣層上；與所述N型氮化鎵層電連接的N型電極，所述N型電極形成于所述第一絕緣層上；形成于所述P型電極或N型電極上的環(huán)形的散熱凹槽，所述散熱凹槽貫穿至所述第一絕緣層表面；覆蓋于所述P型電極和N型電極表面上及位于P型電極和N型電極之間的第一絕緣層表面上的第二絕緣層，所述第二絕緣層填充滿所述散熱凹槽，所述第二絕緣層上形成貫穿至所述P型電極或N型電極表面的散熱孔，所述散熱孔在水平面上的投影位于所述散熱凹槽內(nèi)；沉積于所述第二絕緣層上并與所述N型電極連接的N焊盤；沉積于所述第二絕緣層上并與所述P型電極連接的P焊盤；填充滿所述散熱孔的導熱柱，所述導熱柱的頂部與所述第二絕緣層表面平齊或露出于所述第二絕緣層。
[0006]本發(fā)明倒裝LED芯片更進一步的技術方案為:所述導熱柱的導熱系數(shù)不小于10W/(m.K)。
[0007]本發(fā)明倒裝LED芯片更進一步的技術方案為:所述導熱柱的頂部與所述第二絕緣層表面平齊并與所述P焊盤及N焊盤相連。
[0008]本發(fā)明倒裝LED芯片更進一步的技術方案為:所述N焊盤和P焊盤部分填充滿所述散熱孔形成導熱柱。
[0009]本發(fā)明倒裝LED芯片更進一步的技術方案為:所述散熱凹槽形成于所述N型電極上且位于芯片的兩端。
[0010]本發(fā)明倒裝LED芯片更進一步的技術方案為:所述導熱柱覆蓋于所述第二絕緣層表面上，并填充滿所述散熱孔，所述導熱柱與所述N焊盤及P焊盤相互隔離。
[0011]本發(fā)明倒裝LED芯片更進一步的技術方案為:所述散熱凹槽形成于所述N型電極上且位于芯片的中部。
[0012]本發(fā)明倒裝LED芯片更進一步的技術方案為:還包括貫穿所述外延層、露出所述襯底表面的溝槽；貫穿所述P型氮化鎵、發(fā)光層直到N型氮化鎵層表面的N電極孔；所述第一絕緣層填充所述溝槽和N電極孔，所述第一絕緣層上形成有與所述反射層或電流擴展層表面相連的P型接觸孔和與所述N型氮化鎵層表面相連的N型接觸孔；所述P型電極沉積在部分第一絕緣層上及P型接觸孔內(nèi)、通過P型接觸孔與反射層或電流擴展層電連接；所述N型電極沉積在部分第一絕緣層上及N型接觸孔內(nèi)、通過N型接觸孔與N型氮化鎵層電連接；所述第二絕緣層上形成有與N型電極表面連接的N型電極接觸孔以及與P型電極表面連接的P型電極接觸孔；所述N焊盤沉積于所述第二絕緣層上和所述N型電極接觸孔內(nèi)并與所述N型電極連接；所述P焊盤沉積于所述第二絕緣層上和所述P型電極接觸孔內(nèi)并與所述P型電極連接。
[0013]一種倒裝LED芯片的制備方法，包括以下步驟:
[0014]步驟一、提供襯底，在所述襯底表面上生長N型氮化鎵層，在N型氮化鎵層上生長發(fā)光層，在發(fā)光層上生長P型氮化鎵層，所述N型氮化鎵層、發(fā)光層及P型氮化鎵層構(gòu)成每個芯片的外延層；
[0015]步驟二、在P型氮化鎵層上覆蓋反射層或電流擴展層；
[0016]步驟三、在外延層上形成溝槽及N電極孔，所述溝槽的深度至襯底表面并露出襯底，所述N電極孔貫穿P型氮化鎵層、發(fā)光層直到N型氮化鎵層表面；
[0017]步驟四、在外延層和反射層或電流擴展層的表面覆蓋第一絕緣層，第一絕緣層填充溝槽和N電極孔；
[0018]步驟五、在第一絕緣層上形成深至反射層或電流擴展層表面的P型接觸孔和深至N型氮化鎵層表面的N型接觸孔；
[0019]步驟六、在第一絕緣層上形成具有布線圖案的P型電極和N型電極:在部分第一絕緣層上以及P型接觸孔內(nèi)沉積P型電極，在部分第一絕緣層上以及N型接觸孔內(nèi)沉積N型電極，在P型電極或N型電極上形成貫穿至所述第一絕緣層表面的環(huán)形的散熱凹槽；
[0020]步驟七，形成第二絕緣層，第二絕緣層覆蓋P型電極、N型電極的表面以及位于P型電極和N型電極之間的第一絕緣層的表面，并填充滿散熱凹槽；
[0021]步驟八、在第二絕緣層形成與N型電極表面連接的N型電極接觸孔、與P型電極表面連接的P型電極接觸孔、以及貫穿至P型電極或N型電極表面的散熱孔，所述散熱孔在水平面上的投影位于散熱凹槽內(nèi)；
[0022]步驟九、在部分第二絕緣層表面上及N型電極接觸孔內(nèi)形成N焊盤，在部分第二絕緣層表面上及P型電極接觸孔內(nèi)形成P焊盤，N焊盤通過N型電極接觸孔與和N型電極相接觸，P焊盤通過P型電極接觸孔和P型電極相接觸；在所述散熱孔內(nèi)填充導熱柱，所述導熱柱的頂部與所述第二絕緣層表面平齊或露出于所述第二絕緣層。
[0023]本發(fā)明倒裝LED芯片制備方法更進一步的技術方案為:所述導熱柱的頂部與N焊盤、P焊盤相連，或者所述導熱柱覆蓋于部分第二絕緣層上，并填充滿所述散熱孔。
[0024]由以上技術方案可知，本發(fā)明在N型電極或P型電極上設置穿過第二絕緣層的導熱柱，導熱柱頂部露出第二絕緣層或與P焊盤、N焊盤相接觸，導熱柱可以直接將發(fā)光層產(chǎn)生的熱量向外導出或?qū)С鲋罰焊盤和N焊盤，不必再經(jīng)過第二絕緣層，使得芯片散熱速度更快，散熱效果更好，發(fā)熱少；而且P焊盤和N焊盤倒裝接觸面積大，且發(fā)光層離基板近，可以很容易的將熱量導出。此外，第二絕緣層優(yōu)選采用具備一定彈性的材料，能夠吸收導致LED芯片內(nèi)部損害的熱應力，從而保證LED芯片工作的可靠性。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明實施例1的芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為本發(fā)明實施例1的芯片形成外延層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3為本發(fā)明實施例1的芯片形成反射層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖4為本發(fā)明實施例1的芯片形成溝槽和N電極孔的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖5為本發(fā)明實施例1的芯片形成第一絕緣層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖6a為本發(fā)明實施例1的芯片形成P型接觸孔和N型接觸孔的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖6b為本發(fā)明實施例1的芯片形成P型接觸孔和N型接觸孔的俯視圖；
[0032]圖7a為本發(fā)明實施例1的芯片形成N型電極和P型電極及散熱凹槽的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖7b為本發(fā)明實施例1的芯片形成N型電極和P型電極及散熱凹槽的俯視圖；
[0034]圖8為本發(fā)明實施例1的芯片形成第二絕緣層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖9a為本發(fā)明實施例1的芯片形成N型電極接觸孔和P型電極接觸孔的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖9b為本發(fā)明實施例1的芯片形成N型電極接觸孔和P型電極接觸孔的俯視圖；
[0037]圖10為本發(fā)明實施例2的芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖1la為本發(fā)明實施例3的芯片形成散熱凹槽的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖1lb為圖1la另一個方向的視圖；
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