一种倒装薄膜LED芯片结构及其制备方法技术

本申请提供一种倒装薄膜LED芯片结构及其制备方法，所述制备方法包括：提供带有第一电极和第二电极的倒装LED芯片结构和具有第一导电层和第二导电层的导电衬底，其中，导电衬底的面积比倒装LED芯片的面积大，从而使第一电极与第一导电层对应电性连接，第二电极与第二导电层对应电性连接，其中，第二导电层的面积大于第二电极的面积，第二导电层与第二电极连接的区域之外的区域作为第二电极层，用于与外部电路电性连接。通过上述制备方法形成的倒装薄膜LED芯片结构，即保证了LED芯片最大化的发光面积；还能够对去除生长衬底的表面进行粗化处理，从而改善LED芯片的发光分布以及进一步提高LED芯片的发光效率。

A flip chip structure of thin film led and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种倒装薄膜LED芯片结构及其制备方法
本专利技术涉及半导体器件制作
，尤其涉及一种倒装薄膜LED芯片结构及其制备方法。
技术介绍
发光二极管(LightEmittingDiode，简称LED)是一种半导体固态发光器件，利用半导体P-N结电致发光原理制成。LED器件具有开启电压低、体积小、响应快、稳定性好、寿命长、无污染等良好光电性能。LED芯片根据其结构分为正装LED芯片、倒装LED芯片和垂直型LED芯片。其中，垂直型LED芯片属于高性能LED芯片，具有高光效、良好散热能力、高可靠性等优点，一般用于制备大功率、高亮度优良性能LED芯片；而倒装LED芯片利用蓝宝石衬底的透光特性，将LED发光从蓝宝石衬底面出射，从而将芯片制备成倒装结构的。其中，正负电极均在LED外延片的同一侧，使得倒装LED芯片具有最大化的出光面积。现有技术中无论哪种类型的LED芯片，均具有其各自对应的优势，也对应有各自对应的劣势，如何提供一种既具有垂直型LED芯片结构的优势，同时具有倒装LED芯片结构的优点的LED芯片结构，成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种倒装薄膜LED芯片结构及其制备方法，以解决现有技术中无论是垂直型LED芯片还是倒装LED芯片均具有对应的劣势的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种倒装薄膜LED芯片结构制备方法，包括：提供晶圆级倒装LED芯片结构，所述晶圆级倒装LED芯片结构包括生长衬底、位于所述生长衬底上的外延结构、位于所述外延结构同侧，且与所述外延结构相应半导体层分别电性连接的第一电极和第二电极，以及位于所述第一电极和所述第二电极之外区域的第一绝缘层；提供导电衬底，所述导电衬底包括导电基板，所述导电基板包括相对设置的第一表面和第二表面；位于所述导电基板第一表面的第一电极层；位于所述导电基板第二表面上相互绝缘的第一导电层和第二导电层，且所述第一导电层与所述导电基板电性连接，所述第二导电层与所述导电基板之间绝缘，其中，所述第二导电层的面积大于所述第二电极的面积；将所述晶圆级倒装LED芯片结构与所述导电衬底电性连接，其中，所述第一电极与所述第一导电层对应设置，且电性连接；所述第二电极与所述第二导电层对应设置，且电性连接；所述第二导电层与所述第二电极连接的区域外的区域作为第二电极层，用于与外部电路连接；去掉所述生长衬底；对去除生长衬底的晶圆级倒装LED芯片结构表面进行粗化处理。优选地，所述提供晶圆级倒装LED芯片结构，具体包括：提供生长衬底；在所述生长衬底上依次生长第一型半导体层、发光层、第二型半导体层；刻蚀所述第二型半导体层、所述发光层形成第一凹槽，填充所述第一凹槽，形成第一电极；在所述第二型半导体层表面形成第二电极；在所述第一电极和第二电极之外区域填充第一绝缘层。优选地，所述提供导电衬底包括：提供导电基板，所述导电基板包括相对设置的第一表面和第二表面；在所述第一表面形成所述第一电极层；在所述第二表面形成第二绝缘层；去除部分第二绝缘层，在暴露出所述导电基板的区域形成第一导电层；在剩余的第一绝缘层上的部分区域形成第二导电层。优选地，所述将所述晶圆级倒装LED芯片结构与所述导电衬底电性连接，具体包括：将所述晶圆级倒装LED芯片结构的第一电极与所述第一导电层对位，将第二电极与第二导电层对位；采用键合工艺将所述第一电极与所述第一导电层电性连接，将所述第二电极与所述第二导电层电性连接。本专利技术还提供一种倒装薄膜LED芯片结构，采用上面任意一项所述的倒装薄膜LED芯片结构制备方法制作形成，所述倒装薄膜LED芯片结构包括：晶圆级倒装LED芯片结构，所述晶圆级倒装LED芯片结构包括外延结构，位于所述外延结构同侧，且与所述外延结构相应半导体层电性连接的第一电极和第二电极，以及位于所述第一电极和所述第二电极之外区域的第一绝缘层；所述外延结构背离所述第一电极和所述第二电极的表面为粗化表面；导电衬底，所述导电衬底包括导电基板，所述导电基板包括相对设置的第一表面和第二表面；位于所述导电基板第一表面的第一电极层；位于所述导电基板第二表面上相互绝缘的第一导电层和第二导电层，且所述第一导电层与所述导电基板电性连接，所述第二导电层与所述导电基板之间绝缘；其中，所述第一电极与所述第一导电层对应设置，且电性连接；所述第二电极与所述第二导电层对应设置，且电性连接；所述第二导电层的面积大于所述第二电极的面积，所述第二导电层与所述第二电极连接的区域外的区域作为第二电极层，用于与外部电路连接。优选地，所述第一电极与所述第一导电层之间通过金属键合工艺进行键合；所述第二电极与所述第二导电层之间通过金属键合工艺进行键合。优选地，所述第一电极中用于键合的金属的材质为Au、In、Ni、Sn、Ag、Cu中的一种或者至少两种金属形成的合金；所述第一导电层中用于键合的金属的材质为Au、In、Ni、Sn、Ag、Cu中的一种或者至少两种金属形成的合金；所述第二电极中用于键合的金属的材质为Au、In、Ni、Sn、Ag、Cu中的一种或者至少两种金属形成的合金；所述第二导电层中用于键合的金属的材质为Au、In、Ni、Sn、Ag、Cu中的一种或者至少两种金属形成的合金。优选地，所述第二导电层与所述导电基板之间还包括第二绝缘层。优选地，所述第二绝缘层的材料为TiOx、AlN、HfOx、MgF2、Al2O3、SiC、Si3N4、SiO2、金刚石或陶瓷中的至少一种。优选地，所述外延结构包括：依次层叠设置的第一型半导体层、发光层和第二型半导体层，所述第一型半导体层与所述第一电极欧姆接触，所述第二型半导体层与所述第二电极欧姆接触。优选地，所述第一型半导体层为P型半导体层，所述第二型半导体层为N型半导体层；或，所述第一型半导体层为N型半导体层，所述第二型半导体层为P型半导体层。经由上述的技术方案可知，本专利技术提供的倒装薄膜LED芯片结构制备方法，提供带有第一电极和第二电极的倒装LED芯片结构的晶圆片和具有第一导电层和第二导电层的芯粒单元的导电衬底，其中，导电衬底的芯粒单元面积比相对应的倒装LED芯片结构的面积大，从而使倒装LED芯片结构的第一电极与第一导电层对应电性连接，第二电极与第二导电层对应电性连接，其中，第二导电层的面积大于第二电极的面积，第二导电层与第二电极连接的区域之外的区域作为第二电极层，用于与外部器件电性连接。也即，本专利技术中通过上述制备方法形成的倒装薄膜LED芯片结构，利用导电衬底上额外面积的第二导电层将第二电极引出到芯片结构的外侧，无需再次对发光层进行刻蚀，暴露底层的第二电极，保留了倒装LED芯片固有的发光面积，相对于现有技术中的垂直型LED芯片结构，具有相同薄膜型光源特性，良好导热和导电性能的导电衬底，同时表现出LED芯片最大化的发光面积本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种倒装薄膜LED芯片结构制备方法，其特征在于，包括：/n提供晶圆级倒装LED芯片结构，所述晶圆级倒装LED芯片结构包括生长衬底、位于所述生长衬底上的外延结构、位于所述外延结构同侧，且与所述外延结构相应半导体层分别电性连接的第一电极和第二电极，以及位于所述第一电极和所述第二电极之外区域的第一绝缘层；/n提供导电衬底，所述导电衬底包括导电基板，所述导电基板包括相对设置的第一表面和第二表面；位于所述导电基板第一表面的第一电极层；位于所述导电基板第二表面上相互绝缘的第一导电层和第二导电层，且所述第一导电层与所述导电基板电性连接，所述第二导电层与所述导电基板之间绝缘，其中，所述第二导电层的面积大于所述第二电极的面积；/n将所述晶圆级倒装LED芯片结构与所述导电衬底电性连接，其中，所述第一电极与所述第一导电层对应设置，且电性连接；所述第二电极与所述第二导电层对应设置，且电性连接；所述第二导电层与所述第二电极连接的区域外的区域作为第二电极层，用于与外部电路连接；/n去掉所述生长衬底；/n对去除生长衬底的晶圆级倒装LED芯片结构表面进行粗化处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种倒装薄膜LED芯片结构制备方法，其特征在于，包括：
提供晶圆级倒装LED芯片结构，所述晶圆级倒装LED芯片结构包括生长衬底、位于所述生长衬底上的外延结构、位于所述外延结构同侧，且与所述外延结构相应半导体层分别电性连接的第一电极和第二电极，以及位于所述第一电极和所述第二电极之外区域的第一绝缘层；
提供导电衬底，所述导电衬底包括导电基板，所述导电基板包括相对设置的第一表面和第二表面；位于所述导电基板第一表面的第一电极层；位于所述导电基板第二表面上相互绝缘的第一导电层和第二导电层，且所述第一导电层与所述导电基板电性连接，所述第二导电层与所述导电基板之间绝缘，其中，所述第二导电层的面积大于所述第二电极的面积；
将所述晶圆级倒装LED芯片结构与所述导电衬底电性连接，其中，所述第一电极与所述第一导电层对应设置，且电性连接；所述第二电极与所述第二导电层对应设置，且电性连接；所述第二导电层与所述第二电极连接的区域外的区域作为第二电极层，用于与外部电路连接；
去掉所述生长衬底；
对去除生长衬底的晶圆级倒装LED芯片结构表面进行粗化处理。


2.根据权利要求1所述的倒装薄膜LED芯片结构制备方法，其特征在于，所述提供晶圆级倒装LED芯片结构，具体包括：
提供生长衬底；
在所述生长衬底上依次生长第一型半导体层、发光层、第二型半导体层；
刻蚀所述第二型半导体层、所述发光层形成第一凹槽，填充所述第一凹槽，形成第一电极；
在所述第二型半导体层表面形成第二电极；
在所述第一电极和第二电极之外区域填充第一绝缘层。


3.根据权利要求1所述的倒装薄膜LED芯片结构制备方法，其特征在于，所述提供导电衬底包括：
提供导电基板，所述导电基板包括相对设置的第一表面和第二表面；
在所述第一表面形成所述第一电极层；
在所述第二表面形成第二绝缘层；
去除部分第二绝缘层，在暴露出所述导电基板的区域形成第一导电层；
在剩余的第一绝缘层上的部分区域形成第二导电层。


4.根据权利要求3所述的倒装薄膜LED芯片结构制备方法，其特征在于，所述将所述晶圆级倒装LED芯片结构与所述导电衬底电性连接，具体包括：
将所述晶圆级倒装LED芯片结构的第一电极与所述第一导电层对位，将第二电极与第二导电层对位；
采用键合工艺将所述第一电极与所述第一导电层电性连接，将所述第二电极与所述第二导电层电性连接。


5.一种倒装薄膜LED芯片结构，其特征在于，采用权利要求1-4任意一项所述的倒装薄膜LED芯片结构制备方法制作形成，所述倒装薄膜LED芯片结构包括：
晶圆级倒装L...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵斌，曲晓东，杨克伟，林志伟，陈凯轩，
申请(专利权)人：厦门乾照光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35