一种倒装式大功率紫外LED芯片制造技术

本实用新型专利技术提供一种倒装式大功率紫外LED芯片。LED芯片从下到上依次为导热衬底，电镀金属层，第一电镀种子层，绝缘层，p型反射电极层，p型氮化镓层，有源层，n型氮化镓层；p型反射电极层上方一侧还进行刻蚀露出p型反射电极层的部分区域，露出的部分区域上设有p型金属电极；从p型反射电极层开始一直到n型氮化镓层刻蚀有多个n型通孔，所述p型反射电极层和n型通孔侧壁沉积所述绝缘层，第一电镀种子层沉积在n型通孔中和绝缘层上，第一电镀种子层与n型通孔的n型氮化镓层接触。本实用新型专利技术可以避免在表面制作n型金属电极，这样可以降低n型金属电极对有源区出光的吸收，从而提高LED芯片的出光效率。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及到半导体器件
具体涉及一种大功率紫外LED芯片。
技术介绍
以气体激光器和汞灯为代表的传统紫外光源存在体积大，效率低，电压高，对环境污染大等缺点。为解决上述问题，目前大量的焦点聚集在制备具有功耗低、寿命长、可靠性好等优点的紫外发光二极管或激光器。它们是以三族氮化物材料为基础，体积小，效率高，是节能环保的绿色光源，因而应用潜力具大。紫外光源的一个主要应用市场是紫外光固化，包括报纸印刷，家居装潢，汽车烤漆，美甲等领域。因此，开发高效，节能的紫外LED产品替换传统紫外光源不仅能实现良好的经济效益和社会效益，同时对环境保护也起到积极作用。获得高效的紫外LED产品的关键是制备出高效大功率的紫外LED芯片。传统正装LED芯片工艺技术已经不适用制备高效大功率紫外LED芯片，常用的p型电流扩展层铟锡氧化物在紫外吸收大是很难获得高效LED芯片的重要原因，此外，紫外LED芯片采用的量子阱的内量子效率相对较低，因此要求紫外LED芯片的散热性能优异。因此，很有必要开发适用于紫外LED产品的芯片结构，获得高效大功率的紫外LED产品，将极大促进紫外固化技术的发展，从而推动紫外光源及设备市场的快速发展。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种倒装式大功率紫外LED芯片及其制备方法。本技术采用氮化物外延，紫外高反射电极，n型通孔，n型和p型绝缘隔离，熔融键合和蓝宝石衬底剥离等制备技术相结合的方法来实现大功率紫外LED芯片。本技术至少通过如下技术方案之一实现。一种倒装式大功率紫外LED芯片，它的结构从下到上依次为导热衬底，电镀金属层，第一电镀种子层，绝缘层，p型反射电极层，p型氮化镓层，有源层，n型氮化镓层；p型反射电极层上方一侧还进行刻蚀露出p型反射电极层的部分区域，露出的部分区域上设有p型金属电极；从p型反射电极层开始一直到n型氮化镓层刻蚀有多个n型通孔，所述p型反射电极层和n型通孔侧壁沉积所述绝缘层，第一电镀种子层沉积在n型通孔中和绝缘层上，第一电镀种子层与n型通孔的n型氮化镓层接触。进一步优化地，所述n型通孔侧壁为具有倾斜角的；所述多个n型通孔是在芯片内呈周期性三角或四方排列，n型通孔与通孔之间的距离为150μm~250μm。进一步优化地，所述导热衬底为硅片或金属铜，硅片厚度为250～450μm，金属铜的厚度为120μm～200μm；所述第二电镀种子层的厚度为200nm～800nm；所述电镀金属层为复合金属层，该复合层从上到下分别为金属铜、金属锡、金属铜。进一步优化地，所述第一电镀种子层为Cr-或Cr/Al-基的金属层，所述第一电镀种子层的厚度为500nm～1500nm；所述第一电镀种子层除了起电镀种子层作用外还还与n型氮化镓层具有低的欧姆接触和好的粘附性。进一步优化地，所述绝缘层为二氧化硅、氮化硅或氮化铝材料；所述绝缘层厚度为500nm～1500nm；所述绝缘层隔离了第一电镀种子层与p型反射电极层。进一步优化地，所述p型反射电极层为Ag基或Al基反射电极；所述反射电极的主要材料是Ag或Al，所采用的Ag基的厚度为120nm～500nm，Al基厚度为300nm～800nm。进一步优化地，所述有源区的发光峰值波长范围从320nm到400nm；所述n型氮化镓层的厚度为500nm~1200nm；所述n型氮化镓层的厚度可以降低外延层对有源区发光的吸收，从而实现高的出光效率。进一步优化地，所述衬底上还沉积第二电镀种子层，然后利用电镀技术在第二电镀种子层上生长所述电镀金属层，所述第二电镀种子层为Ni/Au，Cr/Au，Ti/Au，Cr/Pt/Au，Ti/Cu，TiW/Cu中的一种。制备上述倒装式大功率紫外LED芯片的方法，包括以下步骤：步骤一、提供第一衬底（蓝宝石衬底，Si衬底或SiC衬底），在该衬底上利用金属有机化合物气相外延（MOCVD）技术生长氮化镓基外延层，所述氮化镓基外延层从下到上依次包括：成核层、未掺杂的氮化镓层、n型氮化镓层、有源区和p型氮化镓层。步骤二、利用感应耦合等离子体刻蚀技术对上述氮化镓基外延层进行部分刻蚀至n型氮化镓层，形成侧壁及n型通孔区域。步骤三、在上述氮化镓基外延层表面p型氮化镓层上沉积一p型反射电极层201。步骤四、在上述结构上生长一层绝缘层202覆盖整个p型反射电极层表面及侧壁。步骤五、在上述整个结构层上沉积一第一电镀种子层203，然后在该第二电镀种子层03上选择性地涂覆一层非导电物质，使得芯片之间的过道处都形成非导电物质，最后利用电镀技术在种子层上区域选择性地生长电镀金属层（301-302）。步骤六、提供另一导热衬底片，在该衬底上沉积一第二电镀种子层（），然后利用电镀技术在该种子层上生长电镀金属层2。步骤七、利用键合设备将上述两电镀金属层熔融贴合在一起，再利用激光剥离或化学腐蚀或干法刻蚀技术使第一衬底与氮化镓外延层分离，漏出N极性氮化镓层，从而实现将氮化镓层从第一衬底转移到高导热的硅片或者金属基片上。步骤八、利用感应耦合等离子体刻蚀技术对N极性氮化镓进行减薄处理，减薄到n型氮化镓层中。步骤九、利用感应耦合等离子体刻蚀技术对上述n型氮化镓层部分区域进行刻蚀，漏出p型反射电极层，然后在漏出的p型反射电极层上沉积上一金属电极完成LED芯片的制备。进一步优化地，步骤一中所述有源区可以为异质结，量子阱，量子点中的一种，它们的发光峰值波长范围为320nm到400nm。步骤二中所述侧壁为具有一定角度倾斜角的，该倾斜侧壁是通过控制光刻蚀条件获得。所述n型通孔是在芯片内具有一定数量的呈周期性三角或四方排列，n型通孔与通孔之间的距离的范围为150μm到250μm。步骤三中所述p型反射电极的反射率在320nm到400nm之间能大于70%，且与p型氮化镓层有较低的接触电阻。所述反射电极为Ag基或Al基反射电极。步骤四中所述绝缘层可以为二氧化硅，氮化硅，氮化铝材料，所述绝缘层厚度范围为500nm～1500nm，所述侧壁为倾斜设计，从而能有效隔离p型反射电极和步骤五中所述第一电镀种子层为Cr-，Cr/Al-基的金属层，所述电镀种子层除了起后续电镀金属层种子层作用外，还与n型GaN层具有低的欧姆接触和好的粘附性。步骤五中所述电镀金属层1为复合金属层。步骤六中所述导热衬底为硅片或金属铜片，所述第二电镀种子层为Ni/Au，Cr/Au，Ti/Au，Cr/Pt/Au。步骤六中所述电镀金属层2为复合金属层。步骤八中所述减薄后的n型氮化镓层厚度范围为500nm～1200nm。n型氮化镓层的厚度太薄会破坏第一电镀种子层与n型氮化镓层的接触，而n型氮化镓层太厚则会降低芯片的出光效率。步骤九中通过控制感应耦合等离子体刻蚀的气体组分，射频功率等实现氮化镓层与反射电极层具有较大的刻蚀选择比。通过控制刻蚀时间漏出p型反射电极层即要。本技术所提供的一种倒装式大功率紫外LED芯片，它的结构从下到上依次为导热衬底，第二电镀种子层，电镀金属层，第一电镀种子层，绝缘层，p型反射电极层，p型金属电极，p型氮化镓层，有源层，n型氮化镓层。所述导热基板为硅片或金属铜，所述第二电镀种子层为Ni/Au，Cr/Au，Ti/Au，Cr/Pt/Au，Ti/Cu，TiW/Cu中的一种。硅片厚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种倒装式大功率紫外LED芯片，其特征在于它的结构从下到上依次为导热衬底，电镀金属层，第一电镀种子层，绝缘层，p型反射电极层， p型氮化镓层，有源层，n型氮化镓层；p型反射电极层上方一侧还进行刻蚀露出p型反射电极层的部分区域，露出的部分区域上设有p型金属电极；从p型反射电极层开始一直到n型氮化镓层刻蚀有多个n型通孔，所述p型反射电极层和n型通孔侧壁沉积所述绝缘层，第一电镀种子层沉积在n型通孔中和绝缘层上，第一电镀种子层与n型通孔的n型氮化镓层接触。

【技术特征摘要】
1.一种倒装式大功率紫外LED芯片，其特征在于它的结构从下到上依次为导热衬底，电镀金属层，第一电镀种子层，绝缘层，p型反射电极层，p型氮化镓层，有源层，n型氮化镓层；p型反射电极层上方一侧还进行刻蚀露出p型反射电极层的部分区域，露出的部分区域上设有p型金属电极；从p型反射电极层开始一直到n型氮化镓层刻蚀有多个n型通孔，所述p型反射电极层和n型通孔侧壁沉积所述绝缘层，第一电镀种子层沉积在n型通孔中和绝缘层上，第一电镀种子层与n型通孔的n型氮化镓层接触。2.根据权利要求1所述的一种倒装式大功率紫外LED芯片，其特征在于所述n型通孔侧壁为具有倾斜角的；所述多个n型通孔是在芯片内呈周期性三角或四方排列，n型通孔与通孔之间的距离为150μm~250μm。3.根据权利要求1所述的一种倒装式大功率紫外LED芯片，其特征在于所述导热衬底为硅片或金属铜，硅片厚度为250～450μm，金属铜的厚度为120μm～200μm；所述电镀金属层为复合金属层，该复合层从上到下分别为金属铜、金属锡、金属铜。4.根据权利要求1所述的一种倒装式大功率紫外LED芯片，其特征在于所述第一电镀种子层为Cr-或Cr/...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡晓龙，王洪，刘丽，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东;44