一种倒装发光二极管芯片及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种倒装发光二极管芯片及其制作方法，所述倒装发光二极管芯片包括：衬底、外延结构、透明导电层、反射镜、绝缘沟槽、绝缘阻挡层、台面结构、反射导电层、钝化层、N电极以及P电极。本发明专利技术于倒装发光二极管芯片周侧做沟道绝缘，可以减少芯片的漏电流；于切割道区域增加反射镜，有利于提高产品亮度；另外，本发明专利技术将N‑GaN的引出制作于N‑GaN的侧壁及切割道区域，可以大大增加发光二极管的有效发光面积，提升光亮度；藉由N反射导电层以及P电极预留区域，在钝化层开孔后可以直接制作N电极及P电极，减少工艺步骤，降低生产成本。

Flip chip LED and manufacturing method thereof

The invention provides a flip chip light-emitting diode chip and fabricating method thereof, wherein the flip chip light-emitting diode chip comprises: a substrate, epitaxial structure, transparent conductive layer, mirror, insulation trench, insulating barrier layer, mesa structure, reflective conductive layer, a passivation layer, N electrode and P electrode. The present invention in flip chip light-emitting diode chip peripheral side do channel insulation, can reduce leakage current of the chip; increase mirror in cutting area, will help improve the product brightness; in addition, the invention of the side wall leads to N GaN produced in N GaN and cutting area, can greatly increase the effective light the area of the light emitting diode, enhance brightness; by N reflection conductive layer and the P electrode reserved area, hole in the passivation layer can direct the fabrication of a N electrode and P electrode, reducing the process steps and reduce production cost.

【技术实现步骤摘要】
一种倒装发光二极管芯片及其制作方法
本专利技术属于半导体照明及制造领域，特别是涉及一种倒装发光二极管芯片及其制作方法。
技术介绍
半导体照明作为新型高效固体光源，具有寿命长、节能、环保、安全等显著优点，将成为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一次飞跃，其应用领域正在迅速扩大，正带动传统照明、显示等行业的升级换代，其经济效益和社会效益巨大。正因如此，半导体照明被普遍看作是21世纪最具发展前景的新兴产业之一，也是未来几年光电子领域最重要的制高点之一。发光二极管LED是由如GaAs(砷化镓)、GaP(磷化镓)、GaAsP(磷砷化镓)等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子一部分与多数载流子复合而发光。当前全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，节约能源是我们未来面临的重要的问题，在照明领域，LED发光产品的应用正吸引着世人的目光，LED作为一种新型的绿色光源产品，必然是未来发展的趋势，二十一世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代。LED被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。随着LED灯市场爆发的日益临近，LED封装技术的研发竞争也十分激烈。LED封装的发展趋势是体积更小，重量更轻，倒装封装技术正是顺应这一发展趋势而产生的。与传统的引线连接的封装方式相比，倒装封装技术具有封装密度高，电和热性能优良，可靠性高等优点。现有的倒装结构的发光二极管通常具有以下缺陷：第一，切割道内没有反射镜，对有限的光照成浪费；第二，芯片周侧没有沟道绝缘，导致漏电增多；第三，N电极与N-GaN接触位置在芯片正面，致使N电极占用较大的有效发光区域，大大降低芯片的发光强度；第四，倒装工艺要6-8次光刻工艺制作，成本较高。鉴于以上所述，提供一种能有效提高倒装发光二极管出光率，且工艺简单、成本较低的倒装发光二极管结构及其制作工艺实属必要。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种倒装发光二极管芯片及其制作方法，用于解决现有技术中的倒装发光二极管的种种问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种倒装发光二极管芯片的制作方法，包括步骤：步骤1)，提供一衬底、于所述衬底表面依次形成包括N型层、量子阱层、P型层的外延结构，于所述外延结构表面形成透明导电层；步骤2)，于所述透明导电层及外延结构周侧刻蚀出直至所述N型层内部的绝缘沟道；步骤3)，于所述透明导电层表面制作P型层的反射镜；步骤4)，于外延结构表面以及绝缘沟道内生长绝缘阻挡层，去除切割道区域的绝缘阻挡层，并进一步刻蚀出直至所述N型层内部的台面，同时露出部分的N型层侧壁；步骤5)，于所述N型层的台面、N型层侧壁以及绝缘阻挡层的部分表面制作反射导电层，并使所述反射导电层与所述N型层的台面结构及N型层侧壁形成欧姆接触，其中，所述绝缘阻挡层表面具有P电极预留区域；步骤6)，沉积钝化层，制作出直至所述反射导电层的N电极开孔，并于所述P电极预留区域内制作出直至所述透明导电层的P电极开孔，最后于所述N电极开孔内制作出N电极，于所述P电极开孔至制作出P电极。作为本专利技术的倒装发光二极管芯片的制作方法的一种优选方案，所述N型层、量子阱层、P型层的基体材料为GaN，所述透明导电层的材料为ITO。作为本专利技术的倒装发光二极管芯片的制作方法的一种优选方案，所述绝缘沟道的宽度为1μm-8μm，其于所述外延结构内的深度为1μm-3μm，且其至少延伸至所述N型层的内部。作为本专利技术的倒装发光二极管芯片的制作方法的一种优选方案，所述切割道区域位于所述绝缘沟道的外侧。作为本专利技术的倒装发光二极管芯片的制作方法的一种优选方案，所述N型层侧壁为斜面结构，所述斜面结构的宽度为1μm-4μm。作为本专利技术的倒装发光二极管芯片的制作方法的一种优选方案，步骤3)包括：3-1)，旋涂光刻胶，并采用光刻工艺去除P型层的反射镜区域内的光刻胶，露出透明导电层表面；3-2)，淀积反射镜金属，并采用金属剥离工艺去除P型层的反射镜以外的反射镜金属，以完成所述P型层的反射镜的制作。作为本专利技术的倒装发光二极管芯片的制作方法的一种优选方案，步骤5)包括：5-1)，旋涂光刻胶，并采用光刻工艺去除P电极预留区域以外的光刻胶；5-2)，淀积反射导电金属，并采用金属剥离工艺去除所述P电极预留区域内的反射导电金属，以于所述N型层的台面、N型层侧壁以及绝缘阻挡层的部分表面形成反射导电层。本专利技术还提供一种倒装发光二极管芯片，包括：衬底；外延结构，包括依次层叠的N型层、量子阱层以及P型层；透明导电层，形成于所述外延结构表面；绝缘沟槽，形成于所述透明导电层及外延结构的周侧，其深度为直至所述N型层内部，所述绝缘沟槽内填充有绝缘材料；反射镜，形成于所述透明导电层表面；绝缘阻挡层，形成于所述反射镜表面；台面结构，形成于切割道区域，所述台面结构露出有N型层台面以及N型层侧壁；反射导电层，形成于所述N型层的台面、N型层侧壁以及绝缘阻挡层的部分表面，且与所述N型层的台面结构及N型层侧壁形成欧姆接触，并且，于所述绝缘阻挡层表面具有P电极预留区域；钝化层，覆盖于倒装发光二极管芯片表面，其具有直至所述反射导电层的N电极开孔，以及与所述P电极预留区域对应且直至所述透明导电层的P电极开孔；N电极，形成于所述N电极开孔内；以及P电极，形成于所述P电极开孔内。作为本专利技术的倒装发光二极管芯片的一种优选方案，所述N型层、量子阱层、P型层的基体材料为GaN，所述透明导电层的材料为ITO。作为本专利技术的倒装发光二极管芯片的一种优选方案，所述绝缘沟道的宽度为1μm-8μm，其于所述外延结构内的深度为1μm-3μm，且其至少延伸至所述N型层的内部。作为本专利技术的倒装发光二极管芯片的一种优选方案，所述切割道区域位于所述绝缘沟道的外侧。作为本专利技术的倒装发光二极管芯片的一种优选方案，所述N型层侧壁为斜面结构，所述斜面结构的宽度为1μm-4μm。如上所述，本专利技术的倒装发光二极管芯片及其制作方法，具有以下有益效果：1)于倒装发光二极管芯片周侧做沟道绝缘，可以减少芯片的漏电流。2)于切割道区域增加反射镜，有利于提高产品亮度。3)将N-GaN的引出制作于N-GaN的侧壁及切割道区域，可以大大增加发光二极管的有效发光面积，提升光亮度。4)藉由N反射导电层以及P电极预留区域，在钝化层开孔后可以直接制作N电极及P电极，减少工艺步骤，降低生产成本。附图说明图1显示为本专利技术的倒装发光二极管芯片的结构示意图。图2显示为本专利技术的倒装发光二极管芯片的制作方法的步骤流程示意图。图3～图8显示为本专利技术的倒装发光二极管芯片的制作方法的各步骤所呈现的结构示意图。元件标号说明101衬底102N型层103量子阱层104P型层105透明导电层106P型层的反射镜107绝缘沟道108绝缘阻挡层109反射导电层110钝化层111N电极112P电极113台面114P电极预留区域具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种倒装发光二极管芯片的制作方法，其特征在于，包括步骤：步骤1)，提供一衬底、于所述衬底表面依次形成包括N型层、量子阱层、P型层的外延结构，于所述外延结构表面形成透明导电层；步骤2)，于所述透明导电层及外延结构周侧刻蚀出直至所述N型层内部的绝缘沟道；步骤3)，于所述透明导电层表面制作P型层的反射镜；步骤4)，于外延结构表面以及绝缘沟道内生长绝缘阻挡层，去除切割道区域的绝缘阻挡层，并进一步刻蚀出直至所述N型层内部的台面，同时露出部分的N型层侧壁；步骤5)，于所述N型层的台面、N型层侧壁以及绝缘阻挡层的部分表面制作反射导电层，并使所述反射导电层与所述N型层的台面结构及N型层侧壁形成欧姆接触，其中，所述绝缘阻挡层表面具有P电极预留区域；步骤6)，沉积钝化层，制作出直至所述反射导电层的N电极开孔，并于所述P电极预留区域内制作出直至所述透明导电层的P电极开孔，最后于所述N电极开孔内制作出N电极，于所述P电极开孔至制作出P电极。

【技术特征摘要】
1.一种倒装发光二极管芯片的制作方法，其特征在于，包括步骤：步骤1)，提供一衬底、于所述衬底表面依次形成包括N型层、量子阱层、P型层的外延结构，于所述外延结构表面形成透明导电层；步骤2)，于所述透明导电层及外延结构周侧刻蚀出直至所述N型层内部的绝缘沟道；步骤3)，于所述透明导电层表面制作P型层的反射镜；步骤4)，于外延结构表面以及绝缘沟道内生长绝缘阻挡层，去除切割道区域的绝缘阻挡层，并进一步刻蚀出直至所述N型层内部的台面，同时露出部分的N型层侧壁；步骤5)，于所述N型层的台面、N型层侧壁以及绝缘阻挡层的部分表面制作反射导电层，并使所述反射导电层与所述N型层的台面结构及N型层侧壁形成欧姆接触，其中，所述绝缘阻挡层表面具有P电极预留区域；步骤6)，沉积钝化层，制作出直至所述反射导电层的N电极开孔，并于所述P电极预留区域内制作出直至所述透明导电层的P电极开孔，最后于所述N电极开孔内制作出N电极，于所述P电极开孔至制作出P电极。2.根据权利要求1所述的倒装发光二极管芯片的制作方法，其特征在于：所述N型层、量子阱层、P型层的基体材料为GaN，所述透明导电层的材料为ITO。3.根据权利要求1所述的倒装发光二极管芯片的制作方法，其特征在于：所述绝缘沟道的宽度为1μm-8μm，其于所述外延结构内的深度为1μm-3μm，且其至少延伸至所述N型层的内部。4.根据权利要求1所述的倒装发光二极管芯片的制作方法，其特征在于：所述切割道区域位于所述绝缘沟道的外侧。5.根据权利要求1所述的倒装发光二极管芯片的制作方法，其特征在于：所述N型层侧壁为斜面结构，所述斜面结构的宽度为1μm-4μm。6.根据权利要求1所述的倒装发光二极管芯片的制作方法，其特征在于：步骤3)包括：3-1)，旋涂光刻胶，并采用光刻工艺去除P型层的反射镜区域内的光刻胶，露出透明导电层表面；3-2)，淀积反射镜金属，并采用金属剥离工艺去除P型层的反射镜以外的反射镜金...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨杰，常文斌，郝茂盛，林宇杰，
申请(专利权)人：上海博恩世通光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31