一种倒装LED芯片及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种倒装LED芯片，其是镜面对称的结构，从其蓝宝石衬底的上表面向上，依次分布着的N型氮化镓层、多量子阱结构层和P型氮化镓层构成纵截面呈凸字形的外延结构。N型氮化镓层的上表面暴露在多量子阱结构层之外的第一部分和第二部分分别形成外延结构的两个肩部，长条形的第一、第二N电极分别分布在第一、第二部分上，沿平行于倒装LED芯片的对称面的方向延伸；P型氮化镓层的上表面布置有第一金属层Ni的厚度为的金属层NiAgNi，作为反射导电层，也用作P电极。本发明专利技术相应地公开了该倒装LED芯片的制造方法。本发明专利技术具有光效高、制作流程简便，可靠性高的优点；并且流程简便，可靠性高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及LED芯片
，尤其涉及一种倒装LED芯片及其制造方法。
技术介绍
随着以GaN为代表的第三代半导体材料兴起，蓝光以及以蓝光涂覆荧光粉的白色发光二极管(LED)研制成功，LED成为通用照明领域的新型固态光源。由于本身具有高可靠性、节能、环保等优点，随着发光效率的不断提高，LED应用的不断升级以及市场对于LED的需求，使得LED正朝着大功率和高亮度的方向发展。氮化镓基LED芯片的基本结构包括蓝宝石衬底、N型氮化镓(N-GaN)层、多量子阱结构层(发光层)和P型氮化镓(P-GaN)层。正向通电时，多量子阱结构内电能转化为光，蓝宝石衬底的表面、P-GaN层的表面及LED芯片的侧面均有光出射。目前，氮化镓基LED芯片有正装(如图1所示)和倒装(如图2所示)两种结构，其中氮化镓基正装LED芯片的蓝宝石衬底和N-GaN层之间具有反射层，使得绝大多数光从芯片的上表面(即P-GaN层的表面)发出；氮化镓基倒装LED芯片的P-GaN层的表面上具有反射导电层1(同时用作反射层和P电极)，使得绝大多数光从芯片的下表面(蓝宝石衬底的表面)发出。相对于氮化镓基正装LED芯片，氮化镓基倒装LED芯片具有更低热阻、电流传送更均匀、更好出光及无需使用金线等优点，这些优点决定了氮化镓基倒装LED芯片在背光高可靠性需求和照明超大电流驱动需求方面有着显著的优势，其可以用更高的电流、散热良好且寿命较长，由此使得终端客户可以节省成本。如图2所示，现有技术的氮化镓基倒装LED芯片中，反射导电层1通常为多层金属的层叠结构，图示中为三层。其中分布在P型氮化镓层的上表面的一层是金属层NiAg(此处NiAg表示两层金属，从下向上分别为Ni和Ag，本文中的金属层皆以这种方式表示)，该层作为P型氮化镓层的接触电极，实现导电和反射功能；中间一层为第一阻挡层，通常是电子束蒸镀沉积Cr、Pt多对金属膜形成；最上面一层是第二阻挡层，通常是以溅射的方式沉积的TiW合金。在此种倒装芯片结构中，Ni的厚度一般在几个埃主要有助于Ag与P型氮化镓层的粘附和透光。在N型氮化镓层未被多量子阱结构层覆盖的部分上设有N电极，反射导电层1作为P电极(或在其上布置P电极)，使用时将芯片倒置，通过N、P两个电极通过焊盘与线路板焊接，而光从蓝宝石衬底取出。在制作过程中，为实现金属层NiAg与P型氮化镓层形成良好的欧姆接触，该层通常在400至600℃下高温合金化。但是在高温下，金属银易产生起球聚集现象，导致反射率下降，倒装芯片的光效因而大幅下降。虽然在较低温度(如200-400℃)合金化，银的反射率能保持在90％左右，但是其与P型氮化镓层的接触电阻会升高，导致芯片开启电压上升。因此高反射率和低接触电阻形成金属合金难以两全的一对矛盾体。另外，这种结构的氮化镓基倒装LED芯片为了减小膜层间应力，需要制作第一阻挡层和第二阻挡层，不但导致较复杂的工序过程，并且因为各层金属热膨胀系数不同，后续封装、使用过程中可能会因为热应力导致部分银与P型氮化镓层之间的粘附变差，使得P型氮化镓层电流扩散效果变差，芯片发光不均匀。因此，本领域的技术人员致力于开发一种倒装LED芯片及其制造方法，实现倒装芯片的低成本、高光效、高可靠性。
技术实现思路
为实现上述目的，本专利技术提供了一种倒装LED芯片，包括横截面呈长方形的蓝宝石衬底以及从所述蓝宝石衬底的上表面向上依次分布的N型氮化镓层、多量子阱结构层和P型氮化镓层，所述N型氮化镓层、所述多量子阱结构层和所述P型氮化镓层的横截面皆呈长方形，它们构成外延结构；其特征在于，所述倒装LED芯片是镜面对称的结构，所述外延结构的纵截面成凸字形；所述N型氮化镓层的上表面具有暴露在所述多量子阱结构层之外的第一部分和第二部分，所述第一部分和所述第二部分分别形成所述外延结构的两个肩部；所述倒装LED芯片还包括分布在所述P型氮化镓层的上表面的反射导电层、分布在所述第一部分上的第一N电极和分布在所述第二部分上的第二N电极；所述反射导电层与所述P型氮化镓层电连接，所述第一、第二N电极与所述N型氮化镓层电连接；所述反射导电层为金属层NiAgNi，由从下向上层叠的第一金属层Ni、金属层Ag和第二金属层Ni构成；其中所述第一金属层Ni的厚度为所述第二金属层Ni的厚度与所述金属层Ag的厚度的比值在1:50～1:10之间。进一步地，所述金属层Ag的厚度为所述第二金属层Ni的厚度为进一步地，所述第一、第二N电极皆呈长条状，皆平行于所述倒装LED芯片的对称面，从所述N型氮化镓层的上表面的一个侧边处延伸到另一个侧边处，所述N型氮化镓层的上表面的所述侧边和所述另一个侧边彼此相对。进一步地，所述反射导电层作为所述倒装LED芯片的P电极。进一步地，所述倒装LED芯片还包括反射层，所述反射层覆盖所述第一部分、所述第二部分、所述反射导电层、所述第一N电极和所述第二N电极。进一步地，所述反射层是分布式布拉格反射镜，所述分布式布拉格反射镜由交替层叠的SiO2薄膜和TiO2薄膜构成。进一步地，所述第一N电极和所述第二N电极与所述N型氮化镓层接触的部分是金属层CrAl或金属层CrAg；所述第一N电极和所述第二N电极与所述反射层接触的部分是金属Cr、Ti、Ni或Al。进一步地，所述第一N电极和所述第二N电极上分别具有一个引线部分，所述反射层中在对应于所述第一N电极和所述第二N电极的所述引线部分的位置处具有两个第一引线孔，所述两个第一引线孔分别用于与所述第一、第二N电极的所述引线部分相接触；所述反射层中还具有第二引线孔，用于与所述反射导电层相接触。进一步地，各个所述第一引线孔中以及所述第二引线孔中容纳有导电材料。进一步地，所述反射层上具有第一焊盘和第二焊盘，所述第二焊盘通过所述第二引线孔中的所述导电材料与所述反射导电层电连接，所述第一焊盘分别通过所述两个第一引线孔中的所述导电材料与所述第一N电极和所述第二N电极的所述引线部分电连接。本专利技术还提供了一种倒装LED芯片的制造方法，用于制造所述倒装LED芯片，其特征在于，包括：步骤一，在所述蓝宝石衬底上依次沉积N型氮化镓层、多量子阱结构层和P型氮化镓层，光刻、刻蚀所述N型氮化镓层、所述多量子阱结构层和所述P型氮化镓层，形成纵截面成凸字形的所述外延结构；步骤二，在所述P型氮化镓层的上表面形成所述反射导电层；并继而在350℃至600℃、真空或氮气氛围下合金化；步骤三，在所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种倒装LED芯片，包括横截面呈长方形的蓝宝石衬底以及从所述蓝宝石衬底的上表面向上依次分布的N型氮化镓层、多量子阱结构层和P型氮化镓层，所述N型氮化镓层、所述多量子阱结构层和所述P型氮化镓层的横截面皆呈长方形，它们构成外延结构；其特征在于，所述倒装LED芯片是镜面对称的结构，所述外延结构的纵截面成凸字形；所述N型氮化镓层的上表面具有暴露在所述多量子阱结构层之外的第一部分和第二部分，所述第一部分和所述第二部分分别形成所述外延结构的两个肩部；所述倒装LED芯片还包括分布在所述P型氮化镓层的上表面的反射导电层、分布在所述第一部分上的第一N电极和分布在所述第二部分上的第二N电极；所述反射导电层与所述P型氮化镓层电连接，所述第一、第二N电极与所述N型氮化镓层电连接；所述反射导电层为金属层NiAgNi，由从下向上层叠的第一金属层Ni、金属层Ag和第二金属层Ni构成；其中所述第一金属层Ni的厚度为所述第二金属层Ni的厚度与所述金属层Ag的厚度的比值在1:50～1:10之间。

【技术特征摘要】
1.一种倒装LED芯片，包括横截面呈长方形的蓝宝石衬底以及从所述蓝宝石
衬底的上表面向上依次分布的N型氮化镓层、多量子阱结构层和P型氮化镓层，
所述N型氮化镓层、所述多量子阱结构层和所述P型氮化镓层的横截面皆呈长方
形，它们构成外延结构；
其特征在于，
所述倒装LED芯片是镜面对称的结构，所述外延结构的纵截面成凸字形；所
述N型氮化镓层的上表面具有暴露在所述多量子阱结构层之外的第一部分和第二
部分，所述第一部分和所述第二部分分别形成所述外延结构的两个肩部；
所述倒装LED芯片还包括分布在所述P型氮化镓层的上表面的反射导电层、
分布在所述第一部分上的第一N电极和分布在所述第二部分上的第二N电极；所
述反射导电层与所述P型氮化镓层电连接，所述第一、第二N电极与所述N型氮
化镓层电连接；
所述反射导电层为金属层NiAgNi，由从下向上层叠的第一金属层Ni、金属层
Ag和第二金属层Ni构成；其中所述第一金属层Ni的厚度为所述第二金
属层Ni的厚度与所述金属层Ag的厚度的比值在1:50～1:10之间。
2.如权利要求1所述的倒装LED芯片，其中所述金属层Ag的厚度为所述第二金属层Ni的厚度为3.如权利要求1或2所述的倒装LED芯片，其中所述第一、第二N电极皆
呈长条状，皆平行于所述倒装LED芯片的对称面，从所述N型氮化镓层的上表面
的一个侧边处延伸到另一个侧边处，所述N型氮化镓层的上表面的所述侧边和所
述另一个侧边彼此相对。
4.如权利要求3所述的倒装LED芯片，其中所述倒装LED芯片还包括反射
层，所述反射层覆盖所述第一部分、所述第二部分、所述反射导电层、所述第一N
电极和所述第二N电极。
5.如权利要求4所述的倒装LED芯片，其中所述反射层是分布式布拉格反射
镜，所述分布式布拉格反射镜由交替层叠的SiO2薄膜和TiO2薄膜构成。
6.如权利要求4或5所述的倒装LED芯片，其中所述第一N电...

【专利技术属性】
技术研发人员：田洪涛，陈祖辉，
申请(专利权)人：深圳市天瑞和科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44