[发明专利]倒装LED芯片及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种倒装LED芯片及其制造方法。

背景技术

传统的正装结构led芯片，P型GaN掺杂困难导致空穴载流子浓度低下和不易长厚而导致电流不易扩散，当前普遍采用在P型GaN表面制备超薄金属薄膜或ITO薄膜的方法达到电流得均匀扩散。但是金属薄膜电极层要吸收部分光降低出光效率，如果厚度减薄反过来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。ITO透光率虽然高达90％，但电导率却不及金属，电流的扩散效果亦有限。而且这种结构的电极和引线做到出光面，工作时会挡住部分光线。因此，这种P型接触结构制约了LED芯片的工作电流大小。另一方面，这种结构的PN结热量通过蓝宝石衬底导出，鉴于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较长，这种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，业界提出一种倒装LED芯片(Flip chip)结构。如图1所示，包括蓝宝石衬底1、外延层2和焊接层3。在进行封装时首先制备具有适合共晶焊接的大尺寸倒装LED芯片，同时制备相应尺寸的散热载基板4，并在其上制作共晶焊接电极的金导电层和引出导电层，例如超声波金丝球焊点5。然后，利用共晶焊接设备将大尺寸倒装LED芯片与散热载基板4通过超声波金丝球焊点5焊接在一起。在这种结构中，光从蓝宝石衬底取出。由于光不从电流扩散层出射，这样不透光的电流扩散层可以加厚，可以均匀倒装LED芯片的电流密度分布。同时这种结构还可以将PN结的热量直接通过金导电层或金属凸点导给热导系数比蓝宝石高3～5倍的的硅衬底，散热效果更优；而且在PN结与P电极之间增加了一个光反射层，又消除了电极和引线的挡光，因此这种结构具有电、光、热等方面较优的特性。由于其兼顾出光效率高和散热性好的优点，目前国内外多家公司开始加大对倒装LED芯片的研发投入。

倒装LED芯片的出光效率是一个制约因素，业界通常通过出光面的粗化提升出光效率。主要有两种方法：1、利用SiC衬底芯片，使用衬底图形化的方法进行出光效率的提升；2、利用Al2O3衬底和晶能光电使用Si衬底制备的芯片，使用激光剥离技术结合湿法腐蚀(如KOH)的方法进行出光面的粗化。存在难点主要有需要保护芯片正面结构、需要额外制备掩膜、工艺条件控制严格等，因此，难度系数较大。另外，通过减薄蓝宝石衬底制备的倒装LED芯片，是没有进行出光面的粗化。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种倒装LED芯片及其制造方法，提高倒装LED芯片的出光效率，避免对芯片正面的影响，并降低制作成本。

为解决上述技术问题，本发明提供一种倒装LED芯片的制造方法，包括：

提供前端结构，所述前端结构包括蓝宝石衬底，依次形成于所述蓝宝石衬底正面上的N型氮化镓层、量子阱层和P型氮化镓层；

在所述前端结构表面上形成欧姆接触层，并进行图案化，暴露出所述P型氮化镓层；

在所述欧姆接触层上形成反射层，并进行图案化，暴露出所述P型氮化镓层；

刻蚀暴露出的P型氮化镓层、量子阱层形成第一电极接触孔；

在所述第一电极接触孔中形成第一电极，并形成与反射层相连接的第二电极；

对所述蓝宝石衬底背面进行减薄，并在所述蓝宝石衬底背面形成粗糙氧化铝层。

可选的，对于所述的倒装LED芯片的制造方法，所述粗糙氧化铝层的厚度为表面粗糙度为Ra<0.4μm。

可选的，对于所述的倒装LED芯片的制造方法，所述粗糙氧化铝层通过电子束、溅射或离子辅助沉积方式的一种一种或多种，一层或分层形成。

可选的，对于所述的倒装LED芯片的制造方法，所述粗糙氧化铝层通过整个背面生长形成，或者分区域生长形成。

可选的，对于所述的倒装LED芯片的制造方法，在刻蚀形成第一电极接触孔之后，在形成第一电极和第二电极之前，还包括：

形成隔离层，所述隔离层覆盖所述反射层及第一电极接触孔的侧壁，所述隔离层还暴露出部分反射层。

可选的，对于所述的倒装LED芯片的制造方法，通过CMP工艺减薄所述蓝宝石衬底。

相应的，本发明还提供一种由上述的倒装LED芯片的制造方法制得的倒装LED芯片，包括：

蓝宝石衬底，依次形成于所述蓝宝石衬底正面上的N型氮化镓层、量子阱层和P型氮化镓层；

形成于所述P型氮化镓层上的欧姆接触层；

形成于所述欧姆接触层上的反射层；