倒装高压LED芯片的制备方法技术

本发明专利技术涉及LED芯片工艺领域，公开了一种倒装高压LED芯片的制备方法，包括在外延层上进行刻蚀形成隔离沟槽和N电极沟槽以形成Mesa平台，在Mesa平台上生长欧姆接触层并在其上形成反射层，深刻蚀隔离沟槽形成隔离道，形成第一隔离层并在其上形成第一P导电通道和第一N导电通道，制作连接层，制作第二隔离层并在其上形成第二P导电通道和第二N导电通道，制作焊接用的P焊垫和N焊垫，制作chip。本发明专利技术可以同时避开P电极上导电层吸收光和电极焊垫遮光，降低驱动电压及提高光强；减少电压转换时的能量损失，缓解电流积聚，便于光学设计；在同样光通量的情况下，比正装芯片的光效约高20％—30％左右。

Method for preparing flip chip high voltage LED chip

The present invention relates to the field of LED chip technology, and discloses a preparation method for high voltage LED flip chip, including etching in the epitaxial layer formed on the isolation trench and N electrode trench to form a Mesa platform, the growth of the ohmic contact layer on the Mesa platform and a reflection layer on the etched isolation trench isolation. The formation of the first insulating layer and forming a first conductive channel and the first N P in the conductive channel, making the connection layer, making second isolation layer and the formation of second P and second N conductive channel in the conductive channel, making for the welding of the P pad and N pad, chip. The invention can also avoid the conductive layer on a P electrode and an electrode pad absorbs light shading, reducing the driving voltage and improve the light intensity; energy loss decreased when the voltage is switched, alleviate the current accumulation for optical design; in the same flux under the condition of light efficiency is 20% higher than - 30% dress chip around.

【技术实现步骤摘要】
倒装高压LED芯片的制备方法
本专利技术涉及LED芯片的制作工艺领域，特别涉及一种倒装高压LED芯片的制备方法。
技术介绍
作为节能领域的支柱产业，LED行业从发展之初就受到政府的大力扶持。随着投资LED行业产能的不断增加，LED芯片的需求呈现出饱和趋势，导致市场对处于LED行业上游领域芯片成本要求越来越高。为了适应市场的需求，高良率、低成本、高光效成为LED芯片研发的重点。传统的蓝宝石衬底GaN芯片结构，P、N电极刚好位于芯片的出光面，在这种结构中，小部分p-GaN层和“发光”层被刻蚀，以便与下面的n-GaN层形成电接触；光从最上面的p-GaN层取出。p-GaN层有限的电导率要求在p-GaN层表面再沉淀一层电流扩散的导电层，这个电流扩散层会吸收部分光，从而降低芯片的出光效率；为了减少发射光的吸收，电流扩展层的厚度应减少到几百纳米，厚度的减少反过来又限制了电流扩散层在p-GaN层表面均匀和可靠地扩散大电流的能力。因此这种p型接触结构制约了LED芯片的工作功率，同时pn结的热量通过蓝宝石衬底导出去，导热路径较长，且蓝宝石的热导系数较金属低(为35W/mK)，因此，这种结构的LED芯片热阻会较大；此外，这种结构的p电极和引线也会挡住部分光线，所以，这种正装LED芯片的器件功率、出光效率和热性能均不可能是最优的。分立LED芯片是传统LED芯片结构，是在大电流低电压下工作，为提升使用电压，一般采用集成封装结构，即多颗芯片串并联。目前国内企业生产的LED照明芯片多采用分立LED，芯片光效较低(100～120lm/W)。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种倒装高压LED芯片的制备方法，制备出的倒装高压LED芯片内部无金线互联，封装良率高，便于实现高电压及不同电压组合，相对于正装LED芯片的电源转换效率有较大的提升。技术方案：本专利技术提供了一种倒装高压LED芯片的制备方法，包括以下步骤：S1：提供具有n个芯片单元区域A1、A2······An的透光衬底，一个所述倒装高压LED芯片A由m个所述芯片单元区域A1、A2······Am首尾串联而成，其中，n≥2，2≤m≤n；S2：在所述透光衬底上生长外延层；S3：在各所述芯片单元区域上同时刻蚀出隔离沟槽和N电极沟槽以形成Mesa平台；S4：在各所述Mesa平台的上表面形成欧姆接触层；S5：在各所述欧姆接触层上表面形成反射层；S6：刻蚀所述隔离沟槽至其底部暴露所述透光衬底的上表面以形成隔离道；S7：在所述反射层、所述隔离道和所述N电极沟槽上形成第一隔离层；S8：图形化所述第一隔离层，以在每个所述N电极沟槽正上方形成第一N导电通道、在每个所述Mesa平台正上方形成第一P导电通道；S9：制作能够分别将各所述A中的A1、A2······Am首尾串联的连接层；S10：在所述连接层、所述第一隔离层上形成第二隔离层；S11：图形化所述第二隔离层以在各所述A中A1的第一P导电通道正上方形成第二P导电通道、在各所述A中Am的第一N导电通道正上方形成第二N导电通道；S12：制作分别覆盖各所述第二P导电通道和各所述第二N导电通道的P焊垫和N焊垫；S13：将各所述A制作成chip。优选地，所述外延层自下而上依次为缓冲层Buffer、N型半导体层N-GaN、发光层MQW和P型半导体层P-GaN。优选地，在所述S3中，所述隔离沟槽位于各所述芯片单元区域的边缘四周，所述N电极沟槽位于各所述芯片单元区域的N电极位置，每个所述芯片单元区域中除所述隔离沟槽和所述N电极沟槽以外的区域为所述Mesa平台，相邻两个所述芯片单元区域中的所述Mesa平台之间由所述隔离沟槽隔开。优选地，所述隔离沟槽和所述N电极沟槽的底部均位于所述N-GaN的上下表面之间。优选地，在所述S4中，各所述欧姆接触层的边缘至对应的各所述Mesa平台的边缘具有预设间距。优选地，在所述S9中，所述连接层覆盖各所述第一P导电通道和各所述第一N导电通道，且所述连接层与各所述A的边缘由所述第一隔离层隔开，在各所述A的每个所述芯片单元区域中，所述连接层由所述第一隔离层隔开，在各所述A的相邻两个所述芯片单元区域中，所述连接层连续。优选地，在所述S12中，在各所述A中，所述P焊垫与所述N焊垫之间以及二者与该A的边缘之间均通过所述第二隔离层隔开。优选地，在所述S13中，包含以下子步骤：S13-1：对所述透光衬底进行研磨抛光；S13-2：激光划裂所述经过研磨抛光后的透光衬底，以将各所述A分割成chip。优选地，在所述S13中，包含以下子步骤：S13-1：对所述透光衬底进行研磨抛光；S13-2：将所述经过研磨抛光后的透光衬底进行表面粗化；S13-3：激光划裂所述经过表面粗化后的透光衬底，以将各所述A分割成出光面粗化的chip。优选地，在所述S13中，包含以下子步骤：S13-1：对所述透光衬底进行研磨抛光；S13-2：通过激光剥离去除所述经过研磨抛光后的透光衬底；S13-3：通过激光划裂将各所述A分割成薄膜chip。有益效果：本专利技术为了克服正装芯片的不足，将芯片制作成倒装结构，在这种结构中，光从透光衬底取出，不必从电流扩散层(即欧姆接触层)取出，由于不从电流扩散层出光，这样不透光的电流扩散层可以加厚，增加倒装芯片的电流密度。在pn结与p电极之间增加了一个反射层，又消除了电极和引线的挡光，因此这种结构具有电、光、热等方面较优的特性；另外，本专利技术将芯片制作成高压芯片结构，该结构是在芯片制造阶段通过GaN刻蚀隔离技术使各芯片单元区域分立，再通过连接层进行电极串联，在芯片阶段就完成了高压芯片中各芯片单元区域的串联，简化了分立LED芯片固晶和打线的次数，实现芯片在低电流高电压下工作，芯片光效较高。附图说明图1为生长了外延层的透明衬底的俯视图；图2为图1中沿a-a面的断面图；图3为刻蚀出Mesa平台后的俯视图；图4为图3中沿a-a面的断面图；图5为生长了欧姆接触层后的俯视图；图6为图5中沿a-a面的断面图；图7为形成反射层后的俯视图；图8为图7中沿a-a面的断面图；图9为刻蚀出隔离道后的俯视图；图10为图9中沿a-a面的断面图；图11为形成第一隔离层后的俯视图；图12为图11中沿a-a面的断面图；图13为图形化第一隔离层后的俯视图；图14为图13中沿a-a面的断面图；图15为制作连接层后的俯视图；图16为图15中沿a-a面的断面图；图17为形成第二隔离层后的俯视图；图18为图17中沿a-a面的断面图；图19为图形化第二隔离层后的俯视图；图20为图19中沿a-a面的断面图；图21为制作焊垫后的俯视图；图22为图21中沿a-a面的断面图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细的介绍。实施方式1：本实施方式提供了一种倒装高压LED芯片的制备方法，主要包括以下步骤：S1：提供具有n个芯片单元区域A1、A2······An的透光衬底1001，一个该倒装高压LED芯片A由m个芯片单元区域A1、A2······Am首尾串联而成，其中，n≥2，2≤m≤n。在本实施方式中，为了方便图示，取m等于3，即一个倒装高压LED芯片A由3个芯片单元区域A1、A2和A3首尾串联而成。上述透光衬底1001可以选择蓝宝石Al2O3或氮化镓GaN等。S2：在透光衬底1001上生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种倒装高压LED芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：提供具有n个芯片单元区域A1、A2······An的透光衬底(1001)，一个所述倒装高压LED芯片A由m个所述芯片单元区域A1、A2······Am首尾串联而成，其中，n≥2，2≤m≤n；S2：在所述透光衬底(1001)上生长外延层；S3：在各所述芯片单元区域上同时刻蚀出隔离沟槽(1002)和N电极沟槽(1003)以形成Mesa平台(1004)；S4：在各所述Mesa平台(1004)的上表面形成欧姆接触层(1005)；S5：在各所述欧姆接触层(1005)上表面形成反射层(1006)；S6：刻蚀所述隔离沟槽(1002)至其底部暴露所述透光衬底(1001)的上表面以形成隔离道(1007)；S7：在所述反射层(1006)、所述隔离道(1007)和所述N电极沟槽(1003)上形成第一隔离层(1008)；S8：图形化所述第一隔离层(1008)，以在每个所述N电极沟槽(1003)正上方形成第一N导电通道(1009)、在每个所述Mesa平台(1004)正上方形成第一P导电通道(1010)；S9：制作能够分别将各所述A中的A1、A2······Am首尾串联的连接层(1011)；S10：在所述连接层(1011)和所述第一隔离层(1008)上形成第二隔离层(1012)；S11：图形化所述第二隔离层(1012)以在各所述A中A1的第一P导电通道(1010)正上方形成第二P导电通道(1013)、在各所述A中Am的第一N导电通道(1009)正上方形成第二N导电通道(1014)；S12：制作分别覆盖各所述第二P导电通道(1013)和各所述第二N导电通道(1014)的P焊垫(1015)和N焊垫(1016)；S13：将各所述A制作成chip。...

【技术特征摘要】
1.一种倒装高压LED芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：提供具有n个芯片单元区域A1、A2······An的透光衬底(1001)，一个所述倒装高压LED芯片A由m个所述芯片单元区域A1、A2······Am首尾串联而成，其中，n≥2，2≤m≤n；S2：在所述透光衬底(1001)上生长外延层；S3：在各所述芯片单元区域上同时刻蚀出隔离沟槽(1002)和N电极沟槽(1003)以形成Mesa平台(1004)；S4：在各所述Mesa平台(1004)的上表面形成欧姆接触层(1005)；S5：在各所述欧姆接触层(1005)上表面形成反射层(1006)；S6：刻蚀所述隔离沟槽(1002)至其底部暴露所述透光衬底(1001)的上表面以形成隔离道(1007)；S7：在所述反射层(1006)、所述隔离道(1007)和所述N电极沟槽(1003)上形成第一隔离层(1008)；S8：图形化所述第一隔离层(1008)，以在每个所述N电极沟槽(1003)正上方形成第一N导电通道(1009)、在每个所述Mesa平台(1004)正上方形成第一P导电通道(1010)；S9：制作能够分别将各所述A中的A1、A2······Am首尾串联的连接层(1011)；S10：在所述连接层(1011)和所述第一隔离层(1008)上形成第二隔离层(1012)；S11：图形化所述第二隔离层(1012)以在各所述A中A1的第一P导电通道(1010)正上方形成第二P导电通道(1013)、在各所述A中Am的第一N导电通道(1009)正上方形成第二N导电通道(1014)；S12：制作分别覆盖各所述第二P导电通道(1013)和各所述第二N导电通道(1014)的P焊垫(1015)和N焊垫(1016)；S13：将各所述A制作成chip。2.根据权利要求1所述的倒装高压LED芯片的制备方法，其特征在于，所述外延层自下而上依次为缓冲层Buffer(1017)、N型半导体层N-GaN(1018)、发光层MQW(1019)和P型半导体层P-GaN(1020)。3.根据权利要求2所述的倒装高压LED芯片的制备方法，其特征在于，在所述S3中，所述隔离沟槽(1002)位于各所述芯片单元区域的边缘四周，所述N电极沟槽(1003)位于各所述芯片单元区域的N电极位置，每个所述芯片单元区域中除所述隔离沟槽(1002)和所述N电...

【专利技术属性】
技术研发人员：李智勇，张向飞，刘坚，
申请(专利权)人：淮安澳洋顺昌光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32