一种紫外LED倒装芯片制造技术

本发明专利技术公开了一种紫外LED倒装芯片，包括：衬底；设置在所述衬底上的外延层结构；所述外延层结构包括：在第一方向上依次设置的缓冲及成核层、超晶格结构、重掺杂n型AlGaN层、轻掺杂n型AlGaN层、量子阱有源区、电子阻挡层、P型导电层、反射层、电流扩展层、绝缘层以及导电薄膜层。其中，所述第一方向垂直于所述衬底，且由所述衬底指向所述外延层结构。该紫外LED倒装芯片具有防漏电、发光效率高、电压浪涌小、防静电释放危害、散热快及可靠性高等优点。

An ultraviolet LED flip chip

The invention discloses a UV LED flip chip includes: a substrate; setting the epitaxial layer on the substrate; including the epitaxial layer structure are arranged in the first direction of the buffer layer, and the nucleation of superlattice structure, heavily doped n type AlGaN layer, light doped n type AlGaN layer quantum well active region, electron blocking layer, P type conductive layer, a reflection layer, current spreading layer and insulating layer and a conductive film layer. The first direction is perpendicular to the substrate and is directed by the substrate to the epitaxial layer structure. The UV LED flip chip has the advantages of anti leakage, high luminous efficiency, small voltage surge, anti static release harm, fast heat dissipation and high reliability.

【技术实现步骤摘要】
一种紫外LED倒装芯片
本专利技术涉及半导体发光元器件
，更具体地说，尤其涉及一种紫外LED倒装芯片。
技术介绍
随着三族氮化物半导体材料以及外延工艺的不断发展，紫外LED的输出强度也在不断提高。与传统的紫外光源相比较，紫外LED具有节能、寿命长、工作电压低、效率高以及绿色环保等优点；在杀菌消毒、印刷光刻以及通信探测等领域中具有极为重要的地位。但是，现有的紫外LED外延芯片在制备过程中，由于半导体材料掺杂效率低、外延质量较差以及载流子浓度不高等问题导致光效率低；并且，衬底、外延层等材料的生长过程中，本身存在表面裂纹、晶体质量差、结构材料设计难度大、工艺复杂、精度要求极高等缺陷；在后续的倒装焊、固晶以及封装过程中，也存在功率型芯片尺寸大、产热多、散热差、刻蚀面积大导致发光面积小、亮度不高以及静电放电危害等问题。现有技术中，通过采用相容的制作过程，同时结合高质量的外延工艺，降低了LED芯片中低级缺陷的产生，还通过在LED封装的过程中引入二极管结构，使得LED芯片额外的形成浪涌电压或脉冲电流放电路径，在一定程度上减小了静电对LED芯片的危害。但是，通过上述的改进方式，极大程度的增加了LED芯片的封装成本，且增大了工艺的实施难度以及降低了LED芯片的成品率。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种紫外LED倒装芯片，该紫外LED倒装芯片具有防漏电、发光效率高、电压浪涌小、防静电释放危害、散热快及可靠性高等优点。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种紫外LED倒装芯片，所述紫外LED倒装芯片包括：衬底；设置在所述衬底上的外延层结构；所述外延层结构包括：在第一方向上依次设置的缓冲及成核层、超晶格结构、重掺杂n型AlGaN层、轻掺杂n型AlGaN层、量子阱有源区、电子阻挡层、P型导电层、反射层、电流扩展层、绝缘层以及导电薄膜层；其中，所述第一方向垂直于所述衬底，且由所述衬底指向所述外延层结构。优选的，在上述紫外LED倒装芯片中，所述绝缘层设置于所述电流扩展层中间区域，且所述电流扩展层以及所述绝缘层分别与所述反射层接触。优选的，在上述紫外LED倒装芯片中，所述紫外LED倒装芯片还包括：贯穿所述轻掺杂n型AlGaN层、所述量子阱有源区、所述电子阻挡层、所述P型导电层、所述反射层、所述电流扩展层以及所述导电薄膜层的第一电极凹槽结构；贯穿所述电流扩展层以及所述导电薄膜层的第二电极凹槽结构；贯穿所述轻掺杂n型AlGaN层、所述量子阱有源区、所述电子阻挡层、所述P型导电层、所述反射层、所述绝缘层以及所述导电薄膜层的设定形状的第三凹槽结构。优选的，在上述紫外LED倒装芯片中，所述紫外LED倒装芯片还包括：分别设置于所述第一电极凹槽结构内部侧壁以及所述第二电极凹槽结构内部侧壁的隔离层；分别设置于所述第一电极凹槽结构内部侧壁以及所述第二电极凹槽结构内部侧壁背离所述隔离层一侧的内部接触层。优选的，在上述紫外LED倒装芯片中，所述紫外LED倒装芯片还包括：设置于所述导电薄膜层表面上且与所述第一电极凹槽结构接触连接的n电极；设置于所述导电薄膜层表面上且与所述第二电极凹槽结构接触连接的p电极。优选的，在上述紫外LED倒装芯片中，所述紫外LED倒装芯片还包括：设置于所述第三凹槽结构内部的SiO2层，且所述SiO2层的厚度小于所述第一方向上从所述重掺杂n型AlGaN层开始至所述绝缘层之间的距离；设置于所述SiO2层上的金属环层，所述金属环层为未封闭结构的倒E结构，用于对所述n电极的外延层结构区域进行包裹，且与所述n电极不连接。优选的，在上述紫外LED倒装芯片中，所述紫外LED倒装芯片还包括：基板结构；其中，所述基板结构包括：在所述第一方向上依次设置的金属布线层、AlN层、导电银浆层以及基板。优选的，在上述紫外LED倒装芯片中，所述P型导电层包括：P型AlGaN层以及P型GaN层；其中，所述P型AlGaN层以及P型GaN层在所述第一方向上依次设置于所述电子阻挡层与所述反射层之间。优选的，在上述紫外LED倒装芯片中，所述重掺杂n型AlGaN层的厚度为1.7um-1.9um，包括端点值。优选的，在上述紫外LED倒装芯片中，所述轻掺杂n型AlGaN层的厚度为0.1um-0.3um，包括端点值。通过上述描述可知，本专利技术提供的紫外LED倒装芯片通过依次设置重掺杂n型AlGaN层和轻掺杂n型AlGaN层，代替了厚度相同的传统的n型AlGaN层，并且通过优化轻掺杂n型AlGaN层的厚度，可直接增加了LED芯片外延结构中第一方向上的等效串联电阻，使得LED芯片外延结构在垂直第一方向上的电流扩展更加有效。并且，在P型导电层的两侧分别设置电子阻挡层以及反射层，极大程度的提高了紫外LED芯片的发光效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种紫外LED倒装芯片的截面示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种紫外LED倒装芯片的俯视图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。参考图1，图1为本专利技术实施例提供的一种紫外LED倒装芯片的截面示意图。在本专利技术实施例中，如图1所示，所述紫外LED倒装芯片包括：衬底1。设置在所述衬底1上的外延层结构；所述外延层结构包括：在第一方向上依次设置的缓冲及成核层2、超晶格结构3、重掺杂n型AlGaN层4、轻掺杂n型AlGaN层5、量子阱有源区6、电子阻挡层7、P型导电层8、反射层9、电流扩展层10、绝缘层11以及导电薄膜层12。其中，所述第一方向垂直于所述衬底1，且由所述衬底1指向所述外延层结构。进一步的，所述P型导电层8包括：P型AlGaN层81以及P型GaN层82。其中，所述P型AlGaN层81以及P型GaN层82在所述第一方向上依次设置于所述电子阻挡层7与所述反射层9之间。具体的，该衬底1包括但不限定于蓝宝石衬底，因为蓝宝石衬底具有相对较低的反射系数，并且采用图形优化设计的蓝宝石衬底作为模板，结合刻蚀以及腐蚀等工艺处理形成一种横截面为六角星的类圆柱体图形，以及采用非极性面蓝宝石。其中，该衬底1的厚度可选为150um，缓冲及成核层2的厚度可选为0.1um，超晶格结构3的厚度可选为0.2um，重掺杂n型AlGaN层4的厚度可选为1.7um-1.9um，轻掺杂n型AlGaN层5的厚度可选为0.1um-0.3um，量子阱有源区6的厚度可选为1um，电子阻挡层7的厚度可选为0.1um，P型AlGaN层81的厚度可选为50nm，P型GaN层82的厚度可选为0.1um，反射层9的厚度可选为50nm，电流扩展层10的厚度可选为0.2um，绝缘层11的厚度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种紫外LED倒装芯片，其特征在于，所述紫外LED倒装芯片包括：衬底；设置在所述衬底上的外延层结构；所述外延层结构包括：在第一方向上依次设置的缓冲及成核层、超晶格结构、重掺杂n型AlGaN层、轻掺杂n型AlGaN层、量子阱有源区、电子阻挡层、P型导电层、反射层、电流扩展层、绝缘层以及导电薄膜层；其中，所述第一方向垂直于所述衬底，且由所述衬底指向所述外延层结构。

【技术特征摘要】
1.一种紫外LED倒装芯片，其特征在于，所述紫外LED倒装芯片包括：衬底；设置在所述衬底上的外延层结构；所述外延层结构包括：在第一方向上依次设置的缓冲及成核层、超晶格结构、重掺杂n型AlGaN层、轻掺杂n型AlGaN层、量子阱有源区、电子阻挡层、P型导电层、反射层、电流扩展层、绝缘层以及导电薄膜层；其中，所述第一方向垂直于所述衬底，且由所述衬底指向所述外延层结构。2.根据权利要求1所述的紫外LED倒装芯片，其特征在于，所述绝缘层设置于所述电流扩展层中间区域，且所述电流扩展层以及所述绝缘层分别与所述反射层接触。3.根据权利要求2所述的紫外LED倒装芯片，其特征在于，所述紫外LED倒装芯片还包括：贯穿所述轻掺杂n型AlGaN层、所述量子阱有源区、所述电子阻挡层、所述P型导电层、所述反射层、所述电流扩展层以及所述导电薄膜层的第一电极凹槽结构；贯穿所述电流扩展层以及所述导电薄膜层的第二电极凹槽结构；贯穿所述轻掺杂n型AlGaN层、所述量子阱有源区、所述电子阻挡层、所述P型导电层、所述反射层、所述绝缘层以及所述导电薄膜层的设定形状的第三凹槽结构。4.根据权利要求3所述的紫外LED倒装芯片，其特征在于，所述紫外LED倒装芯片还包括：分别设置于所述第一电极凹槽结构内部侧壁以及所述第二电极凹槽结构内部侧壁的隔离层；分别设置于所述第一电极凹槽结构内部侧壁以及所述第二电极凹槽结构内部侧壁背离所述隔离层一侧的内部接触层。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：何苗，杨思攀，王成民，王润，周海亮，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44