一种倒装LED芯片及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种倒装LED芯片及其制造方法，包括：提供衬底，在衬底上沉积外延层，所述外延层包括N型氮化镓层、多量子阱有源层和P型氮化镓层；刻蚀所述外延层，形成台阶阵列，所述台阶阵列暴露出N型氮化镓层；在所述P型氮化镓层上形成第一金属层；对所述第一金属层进行退火自组装；以第一金属层为掩膜刻蚀所述P型氮化镓层，在所述P型氮化镓层中形成坑洞阵列；在坑洞阵列中沉积第二金属层，所述第一金属层和第二金属层组成金属反射镜层。这样，使多量子阱有源层发出的光在金属反射镜层上散射，而不被LED各层结构形成的波导结构限制，最终射出，提高LED的光析出率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及LED制造
，尤其涉及一种倒装LED芯片及其制造方法。
技术介绍
在LED制造技术工艺中，传统的正装LED芯片结构，P型GaN掺杂困难导致空穴载流子浓度低下且厚度受到限制，从而导致电流不易扩散。因而通常采用在P型GaN表面制备电流扩散层以使电流均匀扩散。然而电流扩散层也具有缺点，一方面电流扩散层会吸收部分光降低光析出率，如果减薄其厚度又限制电流扩散层在P型GaN层表面实现均匀和可靠的电流扩散的效果，因而，在透光率和电流扩散效果二者之间要给以适当的折衷，然而，折衷设计的结果必定使其功率转换的提高受到了限制。并且，这种结构的电极和引线在发光区同一侧，工作时会挡住部分光线。因此，这种结构制约了 LED的工作效率。另一方面，这种结构的PN结热量通过蓝宝石衬底导出，蓝宝石的导热系数很低，对大尺寸的功率型芯片来说导热路径太长，因而LED芯片的热阻较大，工作电流也受到限制。为了克服正装LED芯片的这些不足，Lumileds公司于1998年专利技术了倒装LED芯片(Flip chip)结构。倒装LED芯片结构制作方法如下:制备LED芯片；同时制备对应芯片尺寸的散热基板，并在散热基板上制作电极的导电层和引出导电层(超声波金丝球焊点)；将LED芯片与散热基板焊接在一起。在这种结构中，在PN结与P电极之间增加了一个金属反射镜层，消除了电极和引线的挡光，使得光从蓝宝石衬底射出。由于光不从电流扩散层出射，能将电流扩散层的厚度设置的更厚，使倒装LED芯片的电流密度均匀分布。同时这种结构还可以将PN结的热量直接通过导电层或金属焊点导给热导系数比蓝宝石高3飞倍的散热基板，散热效果更优。因此这种结构具有电、光、热等方面较优的特性。现有的金属反射镜层的形成方法是在反射率较高的金属镀到P型GaN的表面，这样，从有源层发出的光，就会在倒装芯片的底部发生反射，减少了光在芯片底部被吸收量，从而提高光析出率。但是这样的结构使部分的光被限制在LED各层结构形成的波导结构中，经过多次反射后，衰减或者被吸收无法射出，影响其光析出率。
技术实现思路
本专利技术提供一种提高倒装LED芯片光析出率的方法，所述提高倒装LED芯片光析出率的方法先在P型氮化镓层上形成第一金属层，通过退火工艺使第一金属层自组装，以自组装后的金属层为掩膜刻蚀P型氮化镓，再最后形成凹凸不平的金属反射镜层，使多量子阱有源层发出的光在金属反射镜层上散射，而不被LED各层结构形成的波导结构限制，最终射出，提高LED的光析出率。本专利技术提供一种提高倒装LED芯片光析出率的方法，包括:提供衬底，在衬底上沉积外延层，所述外延层包括N型氮化镓层、多量子阱有源层和P型氮化镓层；刻蚀所述外延层，形成台阶阵列，所述台阶阵列暴露出N型氮化镓层；在所述P型氮化镓层上形成第一金属层；对所述第一金属层进行退火自组装；以第一金属层为掩膜刻蚀所述P型氮化镓层，在所述P型氮化镓层中形成坑洞阵列；在坑洞阵列中沉积第二金属层，所述第一金属层和第二金属层组成金属反射镜层。可选的，所述金属反射镜层由多层金属组成。可选的，组成所述金属反射镜层的多层金属为Ni / Ag/Ti / Pt / Au、Ni / Al/Ti / Pt / Au、Ni / Ag / Ni / Au 或 Ni / Al/Ti / Au。可选的，所述金属反射镜层的厚度为0.lnnTlOnm。可选的，干法刻蚀所述P型氮化镓层，在所述P型氮化镓层中形成坑洞阵列。可选的，在形成金属反射镜层之后还包括:在所述N型氮化镓层上形成N电极，在金属反射镜层上形成P电极；将N电极和P电极倒装焊接到一散热基板上。可选的，所述电极的材质为Au、Au/Sn薄膜或Sn焊膏。可选的，所述衬底为蓝宝石衬底。本专利技术还公开上述倒装LED芯片的制造方法制造的倒装LED芯片结构，包括:衬底；形成在所述衬底上的外延层，所述外延层包括依次形成的N型氮化镓层、多量子阱有源层和P型氮化镓层，所述P型氮化镓层中形成有坑洞阵列；金属反射镜层，形成在所述P型氮化镓层上。可选的，组成金属反射镜层的多层金属为Ni / Ag/Ti / Pt / Au、Ni / Al/Ti /Pt / Au、Ni / Ag / Ni / Au 或 Ni / Al/Ti / Au。可选的，所述金属反射镜层的厚度为0.lnnTlOnm。可选的，所述LED芯片还包括:形成在所述金属反射镜层上的P电极、形成于所述N型氮化镓层上的N电极、与所述N电极和P电极焊接的散热基板。可选的，所述电极的材质为Au、Au/Sn薄膜或Sn焊膏。本专利技术提供一种倒装LED芯片的结构及其制造方法，所述倒装LED芯片的制造方法先形成第一金属层，利用退火工艺自组装第一金属层，利用第一金属层为掩膜刻蚀P型氮化镓层，再形成第二金属层，由第一金属层和第二金属层组成凹凸不平的金属反射镜层，提高光析出率。附图说明图1为本专利技术实施例的倒装LED芯片的制造方法的流程图；图2A 2G为本专利技术实施例的倒装LED芯片的制造方法的各步骤的示意图。具体实施例方式在
技术介绍
中已经提及，现有的金属反射镜层，仍会影响倒装LED的光析出率。本专利技术提供一种倒装LED芯片的结构及其制造方法，所述倒装LED芯片的制造方法先形成第一金属层，利用退火工艺自组装第一金属层，利用第一金属层为掩膜刻蚀P型氮化镓层，再形成第二金属层，由第一金属层和第二金属层组成凹凸不平的金属反射镜层，提高光析出率。下面将结合附图对本专利技术进行更详细的描述，其中表示了本专利技术的优选实施例，应所述理解本领域技术人员可以修改在此描述的本专利技术，而仍然实现本专利技术的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本专利技术的限制。为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本专利技术由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本专利技术。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。请参考图1，其为本专利技术实施例的倒装LED芯片的制造方法的流程图，所述方法包括如下步骤:步骤S021，提供衬底，在衬底上沉积外延层，所述外延层包括N型氮化镓层、多量子阱有源层和P型氮化镓层；步骤S022，刻蚀所述外延层，形成台阶阵列，所述台阶阵列暴露出N型氮化镓层；步骤S023，在所述P型氮化镓层上形成第一金属层；步骤S024，对所述第一金属层进行退火自组装； 步骤S025，以第一金属层为掩膜刻蚀所述P型氮化镓层，在所述P型氮化镓层中形成坑洞阵列；步骤S026，在坑洞阵列中沉积第二金属层，所述第一金属层和第二金属层组成金属反射镜层。该方法的核心思想在于，先在P型氮化镓层上形成第一金属层，通过退火工艺使第一金属层自组装，以自组装后的金属层为掩膜刻蚀P型氮化镓，再最后形成凹凸不平的金属反射镜层，使有源层发出的光在金属反射镜层上散射，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种倒装LED芯片的制造方法，包括：提供衬底，在衬底上沉积外延层，所述外延层包括N型氮化镓层、多量子阱有源层和P型氮化镓层；刻蚀所述外延层，形成台阶阵列，所述台阶阵列暴露出N型氮化镓层；在所述P型氮化镓层上形成第一金属层；对所述第一金属层进行退火自组装；以第一金属层为掩膜刻蚀所述P型氮化镓层，在所述P型氮化镓层中形成坑洞阵列；在坑洞阵列中沉积第二金属层，所述第一金属层和第二金属层组成金属反射镜层。

【技术特征摘要】
1.一种倒装LED芯片的制造方法，包括: 提供衬底，在衬 底上沉积外延层，所述外延层包括N型氮化镓层、多量子阱有源层和P型氮化镓层； 刻蚀所述外延层，形成台阶阵列，所述台阶阵列暴露出N型氮化镓层； 在所述P型氮化镓层上形成第一金属层； 对所述第一金属层进行退火自组装； 以第一金属层为掩膜刻蚀所述P型氮化镓层，在所述P型氮化镓层中形成坑洞阵列； 在坑洞阵列中沉积第二金属层，所述第一金属层和第二金属层组成金属反射镜层。2.如权利要求1所述的倒装LED芯片的制造方法，其特征在于:所述金属反射镜层由多层金属组成。3.如权利要求2所述的倒装LED芯片的制造方法，其特征在于:组成所述金属反射镜层的多层金属为 Ni / Ag/Ti / Pt / Au、Ni / Al/Ti / Pt / Au、Ni / Ag / Ni / Au 或Ni / Al/Ti / Au。4.如权利要求3所述的倒装LED芯片的制造方法，其特征在于:所述金属反射镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：于洪波，
申请(专利权)人：映瑞光电科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：