[发明专利]大功率倒装阵列LED芯片及其制造方法

权利要求书

1.一种大功率倒装阵列LED芯片，包括衬底、n型半导体层、有源层、p型半导体层、电极层、绝缘层、外接金属层和钝化层，其特征在于：阵列LED芯片是由多个阵列单元构成阵列，其中相邻阵列单元都共用一个n型半导体层（6）；所述阵列单元是蓝宝石衬底（2）上方依次覆盖n型缓冲层（3）、n型半导体层（6）、有源层（7）、p型半导体层（8）、透明电极层（9）、p电极层（10）；相邻两个阵列单元之间是n电极（5）；并且n电极（5）和p电极层（10）由绝缘层（4）包覆；在绝缘层（4）包覆的p电极层（10）窗口上方覆盖外接金属散热层（11），在外接金属散热层（11）表面还有钝化层（12）。

2.根据权利要求1所述的大功率倒装阵列LED芯片，其特征在于：蓝宝石衬底（2）的出光面处理为粗超化表面（1）。

3.根据权利要求1所述的大功率倒装阵列LED芯片，其特征在于：倒装LED芯片的n型半导体层（6）和p型半导体层（8）是由GaN、GaAs或AlGaN半导体材料构成；其中n型层掺入的杂质是Si材料，p型层掺入的杂质是Mg材料。

4.根据权利要求1所述的大功率倒装阵列LED芯片，其特征在于：倒装阵列LED芯片的有源层（7）是单层的InGaN，或者是多层的InGaN层和GaN层，形成多量子阱层。

5.根据权利要求1、2或3所述的大功率倒装阵列LED芯片，其特征在于：所有芯片阵列单元的n型半导体层（6）是连通的，并且相邻两个阵列单元共用位于其间的n电极（5）；n电极（5）的材料包括Cu、Ti、Al、Ni或Au金属，采用其中单一金属或组合金属。

6.根据权利要求1、2或3所述的大功率倒装阵列LED芯片，其特征在于： p电极层（10）采用金属Ag或Al，并且完全覆盖每一个阵列单元的透明电极层（9）。

7.根据权利要求1、2或3所述的大功率倒装阵列LED芯片，其特征在于：外接金属散热层（11）的材料包括Cu、Ti、Al、Ni或Au金属，采用其中单一金属或组合金属。

8.根据权利要求1所述的大功率倒装阵列LED芯片，其特征在于：绝缘层（4）和钝化层（12）由SiOx、SiNx或SiOxNy绝缘材料构成。

9.根据权利要求1所述的大功率倒装阵列LED芯片，其特征在于：透明电极层（9）采用金属薄膜Ni/Au或氧化铟锡制作。

10.一种大功率倒装阵列LED芯片的制造方法，其特征在于：它包括以下制造步骤：

步骤一、在蓝宝石衬底生长低掺杂的n型缓冲层（3），生长高掺杂的n型半导体层（6）；

步骤二、生长有源层（7），生长为单层的InGaN，或者交替生长为多个周期的InGaN层和GaN层，形成多量子阱层；

步骤三、在步骤二的基础上生长p型半导体层（8）；

步骤四、沉积透明电极层（9）、p电极层（10）；

步骤五、在步骤四的基础上进行光刻和刻蚀，露出n型层缓冲层（3），为n电极层（5）的沉积做准备；

步骤六、沉积金属材料包括Cu、Ti、Al、Ni或Au金属，采用其中单一金属或组合金属，并进行光刻和刻蚀，形成n电极层（5）；

步骤七、沉积绝缘层（4），并进行光刻和刻蚀，露出p电极层（10）窗口，为沉积p电极层（10）的外接金属散热层（11）做准备；同时在芯片边沿露出n电极pad；

步骤八、沉积金属材料包括Cu、Ti、Al、Ni或Au金属，采用其中单一金属或组合金属，并进行光刻和刻蚀，形成外接金属散热层（11）和n电极外接pad；

步骤九、沉积钝化层（12），并进行光刻和刻蚀，露出p电极pad和n电极pad；

步骤十、对蓝宝石衬底（2）进行减薄，并对蓝宝石的出光面进行有组织的粗糙化处理，形成粗糙化表面（1）。

11.根据权利要求10所述的大功率倒装阵列LED芯片的制造方法，其特征在于：上述制造步骤中，步骤一到步骤三可以交换沉积顺序，即先在衬底上生长p型半导体层（8）和有源层（7），后在有源层（7）顶部生长n型半导体层（6）。

12.根据权利要求10或11所述的大功率倒装阵列LED芯片的制造方法，其特征在于：步骤一到步骤三采用“MOCVD”金属有机化合物汽相沉积工艺制备，或者采用“MBE”分子束外延方法制备。