本發(fā)明屬于半導體照明及制造領域，特別是涉及一種倒裝發(fā)光二極管芯片及其制作方法。

背景技術：

半導體照明作為新型高效固體光源，具有壽命長、節(jié)能、環(huán)保、安全等顯著優(yōu)點，將成為人類照明史上繼白熾燈、熒光燈之后的又一次飛躍，其應用領域正在迅速擴大，正帶動傳統(tǒng)照明、顯示等行業(yè)的升級換代，其經(jīng)濟效益和社會效益巨大。正因如此，半導體照明被普遍看作是21世紀最具發(fā)展前景的新興產(chǎn)業(yè)之一，也是未來幾年光電子領域最重要的制高點之一。發(fā)光二極管LED是由如GaAs(砷化鎵)、GaP(磷化鎵)、GaAsP(磷砷化鎵)等半導體制成的，其核心是PN結。因此它具有一般P-N結的I-N特性，即正向導通，反向截止、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進入對方區(qū)域的少數(shù)載流子一部分與多數(shù)載流子復合而發(fā)光。

當前全球能源短缺的憂慮再度升高的背景下，節(jié)約能源是我們未來面臨的重要的問題，在照明領域，LED發(fā)光產(chǎn)品的應用正吸引著世人的目光，LED作為一種新型的綠色光源產(chǎn)品，必然是未來發(fā)展的趨勢，二十一世紀將進入以LED為代表的新型照明光源時代。

LED被稱為第四代照明光源或綠色光源，具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長、體積小等特點，可以廣泛應用于各種指示、顯示、裝飾、背光源、普通照明和城市夜景等領域。

隨著LED燈市場爆發(fā)的日益臨近，LED封裝技術的研發(fā)競爭也十分激烈。LED封裝的發(fā)展趨勢是體積更小，重量更輕，倒裝封裝技術正是順應這一發(fā)展趨勢而產(chǎn)生的。與傳統(tǒng)的引線連接的封裝方式相比，倒裝封裝技術具有封裝密度高，電和熱性能優(yōu)良，可靠性高等優(yōu)點。

現(xiàn)有的倒裝結構的發(fā)光二極管通常具有以下缺陷：

第一，切割道內沒有反射鏡，對有限的光照成浪費；

第二，芯片周側沒有溝道絕緣，導致漏電增多；

第三，N電極與N-GaN接觸位置在芯片正面，致使N電極占用較大的有效發(fā)光區(qū)域，大大降低芯片的發(fā)光強度；

第四，倒裝工藝要6-8次光刻工藝制作，成本較高。

鑒于以上所述，提供一種能有效提高倒裝發(fā)光二極管出光率，且工藝簡單、成本較低的倒裝發(fā)光二極管結構及其制作工藝實屬必要。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種倒裝發(fā)光二極管芯片及其制作方法，用于解決現(xiàn)有技術中的倒裝發(fā)光二極管的種種問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的，本發(fā)明提供一種倒裝發(fā)光二極管芯片的制作方法，包括步驟：步驟1)，提供一襯底、于所述襯底表面依次形成包括N型層、量子阱層、P型層的外延結構，于所述外延結構表面形成透明導電層；步驟2)，于所述透明導電層及外延結構周側刻蝕出直至所述N型層內部的絕緣溝道；步驟3)，于所述透明導電層表面制作P型層的反射鏡；步驟4)，于外延結構表面以及絕緣溝道內生長絕緣阻擋層，去除切割道區(qū)域的絕緣阻擋層，并進一步刻蝕出直至所述N型層內部的臺面，同時露出部分的N型層側壁；步驟5)，于所述N型層的臺面、N型層側壁以及絕緣阻擋層的部分表面制作反射導電層，并使所述反射導電層與所述N型層的臺面結構及N型層側壁形成歐姆接觸，其中，所述絕緣阻擋層表面具有P電極預留區(qū)域；步驟6)，沉積鈍化層，制作出直至所述反射導電層的N電極開孔，并于所述P電極預留區(qū)域內制作出直至所述透明導電層的P電極開孔，最后于所述N電極開孔內制作出N電極，于所述P電極開孔至制作出P電極。

作為本發(fā)明的倒裝發(fā)光二極管芯片的制作方法的一種優(yōu)選方案，所述N型層、量子阱層、P型層的基體材料為GaN，所述透明導電層的材料為ITO。

作為本發(fā)明的倒裝發(fā)光二極管芯片的制作方法的一種優(yōu)選方案，所述絕緣溝道的寬度為1μm-8μm，其于所述外延結構內的深度為1μm-3μm，且其至少延伸至所述N型層的內部。

作為本發(fā)明的倒裝發(fā)光二極管芯片的制作方法的一種優(yōu)選方案，所述切割道區(qū)域位于所述絕緣溝道的外側。

作為本發(fā)明的倒裝發(fā)光二極管芯片的制作方法的一種優(yōu)選方案，所述N型層側壁為斜面結構，所述斜面結構的寬度為1μm-4μm。

作為本發(fā)明的倒裝發(fā)光二極管芯片的制作方法的一種優(yōu)選方案，步驟3)包括：3-1)，旋涂光刻膠，并采用光刻工藝去除P型層的反射鏡區(qū)域內的光刻膠，露出透明導電層表面；3-2)，淀積反射鏡金屬，并采用金屬剝離工藝去除P型層的反射鏡以外的反射鏡金屬，以完成所述P型層的反射鏡的制作。

作為本發(fā)明的倒裝發(fā)光二極管芯片的制作方法的一種優(yōu)選方案，步驟5)包括：5-1)，旋涂光刻膠，并采用光刻工藝去除P電極預留區(qū)域以外的光刻膠；5-2)，淀積反射導電金屬，并采用金屬剝離工藝去除所述P電極預留區(qū)域內的反射導電金屬，以于所述N型層的臺面、N型層側壁以及絕緣阻擋層的部分表面形成反射導電層。

本發(fā)明還提供一種倒裝發(fā)光二極管芯片，包括：襯底；外延結構，包括依次層疊的N型層、量子阱層以及P型層；透明導電層，形成于所述外延結構表面；絕緣溝槽，形成于所述透明導電層及外延結構的周側，其深度為直至所述N型層內部，所述絕緣溝槽內填充有絕緣材料；反射鏡，形成于所述透明導電層表面；絕緣阻擋層，形成于所述反射鏡表面；臺面結構，形成于切割道區(qū)域，所述臺面結構露出有N型層臺面以及N型層側壁；反射導電層，形成于所述N型層的臺面、N型層側壁以及絕緣阻擋層的部分表面，且與所述N型層的臺面結構及N型層側壁形成歐姆接觸，并且，于所述絕緣阻擋層表面具有P電極預留區(qū)域；鈍化層，覆蓋于倒裝發(fā)光二極管芯片表面，其具有直至所述反射導電層的N電極開孔，以及與所述P電極預留區(qū)域對應且直至所述透明導電層的P電極開孔；N電極，形成于所述N電極開孔內；以及P電極，形成于所述P電極開孔內。

作為本發(fā)明的倒裝發(fā)光二極管芯片的一種優(yōu)選方案，所述N型層、量子阱層、P型層的基體材料為GaN，所述透明導電層的材料為ITO。

作為本發(fā)明的倒裝發(fā)光二極管芯片的一種優(yōu)選方案，所述絕緣溝道的寬度為1μm-8μm，其于所述外延結構內的深度為1μm-3μm，且其至少延伸至所述N型層的內部。

作為本發(fā)明的倒裝發(fā)光二極管芯片的一種優(yōu)選方案，所述切割道區(qū)域位于所述絕緣溝道的外側。

作為本發(fā)明的倒裝發(fā)光二極管芯片的一種優(yōu)選方案，所述N型層側壁為斜面結構，所述斜面結構的寬度為1μm-4μm。

如上所述，本發(fā)明的倒裝發(fā)光二極管芯片及其制作方法，具有以下有益效果：

1)于倒裝發(fā)光二極管芯片周側做溝道絕緣，可以減少芯片的漏電流。

2)于切割道區(qū)域增加反射鏡，有利于提高產(chǎn)品亮度。

3)將N-GaN的引出制作于N-GaN的側壁及切割道區(qū)域，可以大大增加發(fā)光二極管的有效發(fā)光面積，提升光亮度。

4)藉由N反射導電層以及P電極預留區(qū)域，在鈍化層開孔后可以直接制作N電極及P電極，減少工藝步驟，降低生產(chǎn)成本。

附圖說明

圖1顯示為本發(fā)明的倒裝發(fā)光二極管芯片的結構示意圖。

圖2顯示為本發(fā)明的倒裝發(fā)光二極管芯片的制作方法的步驟流程示意圖。

圖3～圖8顯示為本發(fā)明的倒裝發(fā)光二極管芯片的制作方法的各步驟所呈現(xiàn)的結構示意圖。

元件標號說明

101 襯底

102 N型層

103 量子阱層

104 P型層

105 透明導電層

106 P型層的反射鏡

107 絕緣溝道

108 絕緣阻擋層

109 反射導電層

110 鈍化層

111 N電極

112 P電極

113 臺面

114 P電極預留區(qū)域

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。

請參閱圖1～圖8。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構想，遂圖示中僅顯示與本發(fā)明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復雜。

如圖1～圖8所示，本實施例提供一種倒裝發(fā)光二極管芯片的制作方法，包括步驟：

如圖1～圖2所示，首先進行步驟1)S11，提供一襯底101、于所述襯底101表面依次形成包括N型層102、量子阱層103、P型層104的外延結構，于所述外延結構表面形成透明導電層105.

作為示例，所述襯底101可以為如藍寶石襯底等適于外延生長的基底，所述N型層102、 量子阱層103、P型層104的基體材料為GaN，所述量子阱層103為多量子阱結構，所述透明導電層105的材料為ITO。當然，所述外延結構的基體材料也可以是如GaAs等材料，所述透明導電層105的材料也可以根據(jù)需求進行選擇，并不限于此處所列舉的示例。

作為示例，所述外延結構可以采用如化學氣相沉積法等制備，所述透明導電層105則可以采用如蒸鍍、濺射以及化學氣相沉積等方法制備。

如圖1～圖2及圖3所示，然后進行步驟2)S12，于所述透明導電層105及外延結構周側刻蝕出直至所述N型層102內部的絕緣溝道107。

作為示例，所述絕緣溝道107的寬度為1μm-8μm，其于所述外延結構內的深度為1μm-3μm，且其至少延伸至所述N型層102的內部，于倒裝發(fā)光二極管芯片周側做溝道絕緣，可以減少芯片的漏電流。

具體地，所述絕緣溝道107可以采用光刻-刻蝕的方法制備。

如圖1～圖2及圖4所示，接著進行步驟3)S13，于所述透明導電層105表面制作P型層的反射鏡106。

作為示例，步驟3)具體包括步驟：

步驟3-1)，旋涂光刻膠，并采用光刻工藝去除P型層的反射鏡106區(qū)域內的光刻膠，露出透明導電層105表面；

步驟3-2)，淀積反射鏡金屬，并采用金屬剝離工藝去除P型層的反射鏡106以外的反射鏡金屬，以完成所述P型層的反射鏡106的制作。

如圖1～圖2及圖5所示，接著進行步驟4)S14，于外延結構表面以及絕緣溝道107內生長絕緣阻擋層108，去除切割道區(qū)域的絕緣阻擋層108，并進一步刻蝕出直至所述N型層102內部的臺面113，同時露出部分的N型層102側壁，所述切割道區(qū)域位于所述絕緣溝道107的外側。

作為示例，所述絕緣阻擋層108的材料為二氧化硅，所述絕緣阻擋層108的作用包括：第一，填充于所述絕緣溝槽中作為外延結構的電流阻擋；第二，作為P型層的反射鏡106以及后續(xù)生長的N型層102的反射導電層109的絕緣介質層。

作為示例，所述臺面113的深度為6-8μm，所述N型層102側壁為斜面結構，所述斜面結構的寬度為1μm-4μm。

如圖1～圖2及圖6所示，接著進行步驟5)S15，于所述N型層102的臺面113、N型層102側壁以及絕緣阻擋層108的部分表面制作反射導電層109，并使所述反射導電層109與所述N型層102的臺面113結構及N型層102側壁形成歐姆接觸，其中，所述絕緣阻擋層108表面具有P電極預留區(qū)域114。

作為示例，步驟5)具體包括步驟：

步驟5-1)，旋涂光刻膠，并采用光刻工藝去除P電極預留區(qū)域114以外的光刻膠；

步驟5-2)，淀積反射導電金屬，并采用金屬剝離工藝去除所述P電極預留區(qū)域114內的反射導電金屬，以于所述N型層102的臺面113、N型層102側壁以及絕緣阻擋層108的部分表面形成反射導電層109。

如圖1～圖2及圖7～圖8所示，最后進行步驟6)S16，沉積鈍化層110，制作出直至所述反射導電層109的N電極開孔，并于所述P電極預留區(qū)域114內制作出直至所述透明導電層105的P電極開孔，最后于所述N電極開孔內制作出N電極111，于所述P電極開孔至制作出P電極112。

如圖1所示，本實施例還提供一種倒裝發(fā)光二極管芯片，包括：襯底101；外延結構，包括依次層疊的N型層102、量子阱層103以及P型層104；透明導電層105，形成于所述外延結構表面；絕緣溝槽，形成于所述透明導電層105及外延結構的周側，其深度為直至所述N型層102內部，所述絕緣溝槽內填充有絕緣材料；反射鏡106，形成于所述透明導電層表面；絕緣阻擋層108，形成于所述反射鏡106表面；臺面113結構，形成于切割道區(qū)域，所述臺面113結構露出有N型層102臺面113以及N型層102側壁；反射導電層109，形成于所述N型層102的臺面113、N型層102側壁以及絕緣阻擋層108的部分表面，且與所述N型層102的臺面113結構及N型層102側壁形成歐姆接觸，并且，于所述絕緣阻擋層108表面具有P電極預留區(qū)域114；鈍化層110，覆蓋于倒裝發(fā)光二極管芯片表面，其具有直至所述反射導電層109的N電極開孔，以及與所述P電極預留區(qū)域114對應且直至所述透明導電層105的P電極開孔；N電極111，形成于所述N電極開孔內；以及P電極112，形成于所述P電極開孔內。

作為示例，所述N型層102、量子阱層103、P型層104的基體材料為GaN，所述透明導電層105的材料為ITO。

作為示例，所述絕緣溝道107的寬度為1μm-8μm，其于所述外延結構內的深度為1μm-3μm，且其至少延伸至所述N型層102的內部。

作為示例，所述切割道區(qū)域位于所述絕緣溝道107的外側。

作為示例，所述N型層102側壁為斜面結構，所述斜面結構的寬度為1μm-4μm。

如上所述，本發(fā)明的倒裝發(fā)光二極管芯片及其制作方法，具有以下有益效果：

1)于倒裝發(fā)光二極管芯片周側做溝道絕緣，可以減少芯片的漏電流。

2)于切割道區(qū)域增加反射鏡，有利于提高產(chǎn)品亮度。

3)將N-GaN的引出制作于N-GaN的側壁及切割道區(qū)域，可以大大增加發(fā)光二極管的有 效發(fā)光面積，提升光亮度。

4)藉由N反射導電層以及P電極預留區(qū)域，在鈍化層開孔后可以直接制作N電極及P電極，減少工藝步驟，降低生產(chǎn)成本。

所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。

上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發(fā)明的權利要求所涵蓋。