[发明专利]具有重新分布用于倒装芯片安装的垂直接触件的LED

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管（LED），并且特别地涉及用于将LED形成为倒装芯片的技术，该倒装芯片具有在底表面上的用于直接结合到基座（submount）电极的两个电极。

背景技术

倒装芯片LED在许多应用中是所期望的，因为它们不使用导线结合。两个电极位于LED的底表面上用于直接结合到基座上的金属垫。结合可以通过超声结合、焊接、传导粘合剂或其他手段来完成。光离开LED的与电极相对的表面。

在典型的LED倒装芯片中，外延的p-型层是底层并且被底阳极电极接触。p-型层和有源层的一部分必须被蚀刻掉以暴露外延n-型层的下侧用于被底阴极电极接触。该蚀刻创建通过p-型层的分布式通孔，其暴露了n-型层的底表面。所述通孔开口于是被绝缘，并且金属沉积在开口中用于接触n-型层。

这样的形貌典型地通过在具有活性离子种类的等离子体环境中对半导体材料的干法蚀刻来实现。在薄膜设备内这样的结构的存在需要等离子体蚀刻的精确控制。而且，要与接触金属接口的干法蚀刻的外延表面对由等离子体内精力充沛的离子种类的撞击造成的破坏是敏感的。从热和机械的观点来看，这样的阶梯式结构的角落易于变成故障发起中心，这是由夹在中间的膜内的应力分布造成的。在台面（mesa）上或通孔结构上的膜生长典型地需要最小的阶梯覆盖，导致更高的装备成本和更紧的内嵌（in-line）工艺控制的需求。

因此，期望的是避免通孔的这种蚀刻以形成倒装芯片LED。

发明内容

在本发明的一个实施例中，LED具有在蓝宝石生长衬底上形成的n-型层，随后生长有源层和p-型层。每种层可以是多个层。许多LED生长在同一衬底晶片上并且随后将被单独分开（singulate）。本文描述的工艺是晶片级工艺。下面的概要描述了一个实施例。实现本发明的其他方式也被设想。

铜种子层覆盖在p-型层的顶表面上而形成。

第一电介质壁围绕锯线将所处于的晶片中的每个LED而形成。同时，内电介质壁沿着每个LED的一个边缘形成。这些壁之间的区域最终将用铜填充以在底阴极电极与到每个LED的n-型层的顶接触件之间提供电连接。

种子层被镀覆第一铜层，其覆盖p-型层和在所述电介质壁之间的区域。

然后，电介质层部分在从内电介质壁延伸的铜层的底表面上形成。该电介质层部分将最终支撑电连接到n-型层的金凸块（bump）。

然后，蓝宝石衬底被移除，并且暴露的n-型层变薄。

然后，在两个电介质壁上或周围蚀刻n-型层，以在电介质壁之间暴露第一铜层，其中第一铜层作为优秀的蚀刻停止。铜层然后可以通过湿法蚀刻而被移除以电隔离p接触件。n-型层的蚀刻也将晶片上的各种LED的n-型层分离，形成跨越晶片的隔离的LED设备单元。

然后，电介质层将被图案化以保护侧壁并且完全覆盖每个LED单元的暴露的p-接触件金属。

适当的n-接触件金属（例如，TiN）和粘合层以及铜种子层在晶片的顶表面上形成以覆盖暴露的n-型层、电介质部分以及在电介质壁之间的铜，并且在n-型层的中心发光区域上而非在其边缘和电介质部分上形成光刻胶。暴露的种子层（形成围绕每个LED区域的环）然后被镀覆第二铜层，以形成n-接触件，所以在电介质壁之间隔离的底表面上的第一铜层的部分接触第二铜层，该第二铜层接触n-层的顶部边缘。

使暴露的n-型层变粗糙，以增加光提取，并且磷光体层沉积在n-型层之上。

底部第一铜层因此被分成接触p-型层的节段和接触n-型层的节段。金凸块然后在用于结合到基座电极的n和p-铜节段上形成。

然后，晶片沿着环绕每个LED区域的外电介质壁被划线并且被折断或被锯。

因此，与其中n-金属电极接触通过蚀刻经过p-型层的通孔暴露的n-型层的下侧的现有技术的LED倒装芯片形成对照，本发明中的n-金属电极接触n-型层的顶表面，如垂直LED。

多个LED可以通过按照每一个LED仅形成一个电介质壁而串联连接，以使得接触一个LED的n-型层的第二铜层形成到接触邻近LED的p-型层的第一铜层的电连接。

也描述了用于通过电接触n-型层的顶表面而非通过p-型层中的蚀刻的开口接触n-型层形成倒装芯片的其他制造技术。取决于用于生长LED层的技术，这些层的传导类型可以反转。

还描述了方法和结构的其他实施例。

附图说明