[发明专利]一种大功率倒装LED芯片的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种LED芯片的制备方法，尤其是一种大功率倒装LED芯片的制作方法，属于LED芯片技术领域。

背景技术

LED具有发光效率高、成本低、寿命长、体积小、低功耗、无汞环保等优点，取代传统照明光源已成发展趋势。大功率LED器件目前是LED器件发展和研究的方向。散热是大功率LED器件亟待解决的关键问题之一。

鉴于目前的技术，LED的电光转换效率只有30%左右，70%左右的电能仍然是以热的方式存在于芯片上，高功率密度在很小的芯片内部产生大量的热量，导致结温升高，增强了电子与空穴的非辐射性复合，使发光效率降低以及封装材料退化，发光效率与工作温度成反比，温度每升高10℃，就会导致光衰5%~8%，因此，散热问题急需解决；同时在长时间使用过程中，因为散热不好而导致的高温，会影响到硅胶的性能和透过率，从而造成较大的光输出功率衰减，因此，大功率LED器件的散热问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种优化GaN基LED芯片性能的制备方法，通过采用SiO₂掩膜层和光刻胶掩膜层，结合电感耦合等离子体（ICP）刻蚀，使得芯片隔离沟槽的侧壁呈现倒梯形结构（即形成斜坡），对于倒装LED芯片和高压LED芯片，可以使隔离沟槽侧壁的SiO₂沉积均匀，有效防止漏电情况的出现，优化生产良率；对于高压LED芯片，在铺设电极连接桥时，电极可以沿着侧壁的梯形结构到达隔离沟槽底部，再从隔离沟槽底部沿着侧壁的梯形结构上升到另一个芯片的电极上，增强了电极的稳定性。

为实现以上技术目的，本发明采用的技术方案是：一种大功率倒装LED芯片的制作方法，其特征是，包括如下步骤：

步骤一. 制作外延层：利用MOCVD设备在蓝宝石衬底上依次生长U-GaN层、N-GaN层，量子阱和P-GaN层，完成GaN基LED外延层的制作；

步骤二：制作N电极引出孔：利用正性光刻掩膜技术，制作图形化掩膜层，在图形化掩膜层的遮挡下，通过ICP刻蚀技术，在外延层表面制作N电极引出孔，使N电极引出孔内的N-GaN裸露出来，并去除掩膜层；

步骤三：制作反射层：利用负性光刻掩膜技术，制作图形化掩膜层，在图形化掩膜层的遮挡下，通过磁控溅射技术在P-GaN层表面制作反射层，并去除掩膜层；

步骤四：制作第一绝缘层：利用PECVD技术，在反射层及N电极引出孔内沉积SiO₂，再利用正性光刻掩膜技术，制作图形化掩膜层，在图形化掩膜层的遮挡下，采用BOE溶液进行湿法腐蚀SiO₂，使N电极引出孔底部的N-GaN及部分反射层裸露出来，形成第一绝缘层；

步骤五：制作电极：在第一绝缘层表面制作图形化掩膜层，再通过电子束蒸发技术，在图形化掩膜层及第一绝缘层表面蒸镀第一金属层，在N电极引出孔内形成N焊盘电极，在裸露部分的反射层上形成P焊盘电极；

步骤六. 制作第一键合窗口：将第一绝缘层表面的图形化掩膜层、第一金属层剥离，在第一绝缘层上形成第一键合窗口；

步骤七. 制作通孔：选取一Si基衬底，利用正性光刻掩膜技术，制作图形化掩膜层，在图形化掩膜层的遮挡下，通过ICP刻蚀技术，对Si基衬底进行刻蚀，形成贯穿Si基衬底的通孔；

步骤八. 制作第二绝缘层：利用PECVD技术，在Si基衬底表面及通孔表面沉积SiO₂，形成第二绝缘层；

步骤九. 制作第二键合窗口：在Si基衬底的上表面制作图形化掩膜层，再通过电子束蒸发，在Si基衬底的上表面及图形化掩膜层表面蒸镀第二金属层，再将图形化掩膜层与上面的第二金属层剥离，在第二绝缘层上形成第二键合窗口；

步骤十. 制作通孔金属层：通过电镀技术，在Si基衬底的下表面及通孔内电镀第三金属层，并对第三金属层进行刻蚀图形化，在通孔内形成通孔金属层；

步骤十一：键合：利用晶圆键合机，通过金属共晶键合技术，将第一金属层与第二金属进行共晶键合，并使第一键合窗口对准第二键合窗口，形成键合腔体，完成了倒装LED芯片转移到Si基衬底；

步骤十二：剥离：利用激光剥离技术，将蓝宝石衬底从GaN基LED外延层上剥离下来，得到倒装LED薄膜；

步骤十三：切割裂片：利用砂轮刀对倒装LED薄膜进行切割，并利用裂片技术将LED芯片分离，完成倒装LED芯片的制作。