大功率led芯片及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種大功率LED芯片及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，LED作為新一代綠色光源，廣泛應(yīng)用于照明、背光、顯示、指示等領(lǐng)域。隨著市場的競爭，各個LED企業(yè)以提高芯片光效，降低生產(chǎn)成本為目標(biāo)，逐步提高生產(chǎn)競爭力。
[0003]傳統(tǒng)的正裝LED芯片是最早出現(xiàn)的LED芯片結(jié)構(gòu)，也是小功率芯片中普遍使用的結(jié)構(gòu)。一般而言，電極在上方，自上而下包括P型氮化鎵層，量子阱層，N型氮化鎵層，襯底。
[0004]但是，傳統(tǒng)的正裝結(jié)構(gòu)LED芯片由于藍(lán)寶石襯底不導(dǎo)電、導(dǎo)熱率差的制約性，存在電流分布不均勻、散熱性差等先天缺陷，導(dǎo)致難以實現(xiàn)大功率芯片的制作。
[0005]其制約性主要體現(xiàn)在:
[0006]1.藍(lán)寶石導(dǎo)熱性差，大功率芯片散熱問題難以解決；
[0007]2.藍(lán)寶石不導(dǎo)電，P型氮化鎵層的橫向?qū)щ娔芰Σ睿枰该鲗?dǎo)電層(例如ITO)來幫助做橫向電流擴展，ITO越厚電流擴展能力越強，但其吸光會增多。
[0008]3.傳統(tǒng)正裝芯片由于結(jié)構(gòu)特性，始終存在電流分布不均勻問題。
[0009]4.傳統(tǒng)正裝芯片出光面為P面，由于P型氮化鎵層較薄，難以實現(xiàn)表面粗化處理以增加出光效率。
[0010]因此，能否改善現(xiàn)有的LED芯片結(jié)構(gòu)，獲得一種大功率LED芯片，是業(yè)內(nèi)關(guān)注的一個焦點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于，提供一種散熱優(yōu)秀、電流分布均勻的大功率LED芯片及其制造方法。
[0012]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種大功率LED芯片的制造方法，包括:
[0013]提供前端結(jié)構(gòu)，所述前端結(jié)構(gòu)包括第一襯底，形成于所述第一襯底上的N型氮化鎵層、量子阱層和P型氮化鎵層；
[0014]刻蝕所述前端結(jié)構(gòu)形成多個溝槽，暴露出N型氮化鎵層；
[0015]在所述P型氮化鎵層上形成第一反射鏡，在所述溝槽中形成第二反射鏡的伸入端及連接端，所述第二反射鏡的伸入端通過所述第二反射鏡的連接端在N型氮化鎵層表面相連接，所述溝槽的側(cè)壁與第二反射鏡之間留出內(nèi)隔離帶，所述溝槽的側(cè)壁與第一反射鏡之間留出外隔離帶；
[0016]在所述內(nèi)隔離帶、外隔離帶和第二反射鏡上形成絕緣層，在整個前端結(jié)構(gòu)上形成阻擋層和鍵合層；
[0017]提供鍵合襯底與所述鍵合層相鍵合，去除第一襯底，暴露出N型氮化鎵層；
[0018]對所述N型氮化鎵層進(jìn)行表面粗化處理，刻蝕所述前端結(jié)構(gòu)形成P通孔和N通孔；
[0019]在所述P通孔中形成電連接第一反射鏡的P電極，在所述N通孔中形成電連接第二反射鏡的連接端的N電極。
[0020]可選的，對于所述的大功率LED芯片的制造方法，所述內(nèi)隔離帶的寬度為1-10 μ m，所述外隔離帶的寬度為1-10 μ m。
[0021]可選的，對于所述的大功率LED芯片的制造方法，所述絕緣層的材料包括氧化硅、
氮化鋁或氧化鋁。
[0022]可選的，對于所述的大功率LED芯片的制造方法，所述第一反射鏡和第二反射鏡的形成過程包括:
[0023]通過光刻工藝在所述前端結(jié)構(gòu)上獲得圖案化的光阻，獲得形成位于P型氮化鎵層上的第一反射鏡圖案和位于溝槽中的第二反射鏡圖案；
[0024]通過蒸鍍工藝在光阻圖案中形成第一反射鏡和第二反射鏡；
[0025]去除所述光阻。
[0026]可選的，對于所述的大功率LED芯片的制造方法，所述鍵合層的材料包括金、錫或金錫合金。
[0027]可選的，對于所述的大功率LED芯片的制造方法，所述鍵合襯底為絕緣襯底。
[0028]可選的，對于所述的大功率LED芯片的制造方法，所述鍵合襯底的材料包括硅、陶瓷或氮化鋁。
[0029]可選的，對于所述的大功率LED芯片的制造方法，所述N電極與P電極位于第二反射鏡兩側(cè)。
[0030]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種由所述的大功率LED芯片的制造方法制得的大功率LED芯片，包括:
[0031]鍵合襯底；
[0032]依次位于所述鍵合襯底上的鍵合層、阻擋層；
[0033]位于所述阻擋層上的第一反射鏡和第二反射鏡；
[0034]依次位于所述第一反射鏡上的P型氮化鎵層、量子阱層和表面粗糙的N型氮化鎵層，第二反射鏡的伸入端穿過所述P型氮化鎵層和量子阱層通過第二反射鏡的連接端在N型氮化鎵層表面相連接，第二反射鏡與P型氮化鎵層、量子阱層、第一反射鏡及阻擋層之間由絕緣層隔離；
[0035]穿過所述P型氮化鎵層、量子阱層和N型氮化鎵層的P電極，所述P電極電連接第一反射鏡，穿過所述N型氮化鎵層N電極，所述N電極電連接所述第二反射鏡的連接端。
[0036]相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的大功率LED芯片及其制造方法中，通過在氮化鎵外延層中形成規(guī)則的溝槽，在P型氮化鎵層上形成與P電極相連接的第一反射鏡，在溝槽中形成與N電極相連接的第二反射鏡，保證電流分布均勻，采用不導(dǎo)電、導(dǎo)熱良好的鍵合襯底，解決了大功率芯片散熱不良的問題。采用N面出光，利用表面微粗化處理大大提高了出光效率，且使得N電極和P電極都在N氮化鎵層的表面，使封裝工藝更加簡單。
【附圖說明】
[0037]圖1為本發(fā)明實施例中大功率LED芯片的制造方法的流程圖；
[0038]圖2-圖11為本發(fā)明實施例中大功率LED芯片的制造方法的過程中器件結(jié)構(gòu)的示意圖。
【具體實施方式】
[0039]下面將結(jié)合示意圖對本發(fā)明的大功率LED芯片及其制造方法進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明，而仍然實現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列描述應(yīng)當(dāng)被理解為對于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道，而并不作為對本發(fā)明的限制。
[0040]為了清楚，不描述實際實施例的全部特征。在下列描述中，不詳細(xì)描述公知的功能和結(jié)構(gòu)，因為它們會使本發(fā)明由于不必要的細(xì)節(jié)而混亂。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為在任何實際實施例的開發(fā)中，必須做出大量實施細(xì)節(jié)以實現(xiàn)開發(fā)者的特定目標(biāo)，例如按照有關(guān)系統(tǒng)或有關(guān)商業(yè)的限制，由一個實施例改變?yōu)榱硪粋€實施例。另外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種開發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗費時間的，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說僅僅是常規(guī)工作。
[0041]在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。
[0042]本發(fā)明的核心思想在于，提供一種大功率LED芯片的制造方法，包括:
[0043]步驟S101，提供前端結(jié)構(gòu)，所述前端結(jié)構(gòu)包括第一襯底，形成于所述第一襯底上的N型氮化鎵層、量子阱層和P型氮化鎵層；
[0044]步驟S102，刻蝕所述前端結(jié)構(gòu)形成多個溝槽，暴露出N型氮化鎵層；
[0045]步驟S103，在所述P型氮化鎵層上形成第一反射鏡，在所述溝槽中形成第二反射鏡的伸入端及連接端，所述第二反射鏡的伸入端通過所述第二反射鏡的連接端在N型氮化鎵層表面相連接，所述溝槽的側(cè)壁與第二反射鏡之間留出內(nèi)隔離帶，所述溝槽的側(cè)壁與第一反射鏡之間留出外隔離帶；
[0046]步驟S104，在所述內(nèi)隔離帶、外隔離帶和第二反射鏡上形成絕緣層，在整個前端結(jié)構(gòu)上形成阻擋層和鍵合層；
[0047]步驟S105，提供鍵合襯底與所述鍵合層相鍵合，去除第一襯底，暴露出N型氮化鎵層；
[0048]步驟S106，對所述N型氮化鎵層進(jìn)行表面粗化處理，刻蝕所述前端結(jié)構(gòu)形成P通孔和N通孔；
[0049]步驟S107，在所述P通孔中形成電連接第一反射鏡的P電極，在所述N通孔中形成電連接第二反射鏡的連接端的N電極。
[0050]以下列舉所述大功率LED芯片及其制造方法的較優(yōu)實施例，以清楚說明本發(fā)明的內(nèi)容，應(yīng)當(dāng)明確的是，本發(fā)明的內(nèi)容并不限制于以下實施例，其他通過本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的常規(guī)技術(shù)手段的改進(jìn)亦在本發(fā)明的思想范圍之內(nèi)。
[0051]請參考圖1，并結(jié)合圖2-圖11，其中圖1為本發(fā)明實施例中大功率LED芯片的制造方法的流程圖；圖2?圖11為本發(fā)明實施例中大功率LED芯片的制造方法的過程中器件結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0052]如圖1所示，所述大功率LED芯片的制造方法包括:
[0053]首先，請參考圖2，執(zhí)行步驟S101，提供前端結(jié)構(gòu)，所述前端結(jié)構(gòu)包括第一襯底10，形成于所述第一襯底上的N型氮化鎵層(N-GaN) 11、量子阱層(MQW) 12和P型氮化鎵層(P-GaN) 13。較佳的，第一襯底10的可以選擇為藍(lán)寶石襯底，硅襯底、硅碳襯底或者圖形化的襯底，本實施例中采用藍(lán)寶石襯底。具體的，N型氮化鎵層11、量子阱層12和P型氮化鎵層13可以采用MOCVD/MBE分子束外延等生長方法依次形成。
[0054]接著，請參考圖3a和圖3b，執(zhí)行步驟S102，刻蝕所述前端結(jié)構(gòu)形成多個溝槽14，暴露出N型氮化鎵層11。在本發(fā)明的較佳實施例中，溝槽14排布呈“山”字型，所形成的溝槽14并不限于如圖3b中所示的結(jié)構(gòu)，還可以是其他任意形狀，以及其他任意的排布方式。
[0055]接著，請參考圖4a、圖4b和圖5，執(zhí)行步驟S103，在所述P型氮化鎵層13上形成第一反射鏡16，在所述溝槽14中形成第二反射鏡17的伸入端171及連接端172，所述第二反射鏡的伸入端171通過所述第二反射鏡的連接端172在N型氮化鎵層11表面相連接，所述溝槽14的側(cè)壁與第二反射鏡17之間留出內(nèi)隔離帶152，所述溝槽14的側(cè)壁與第一反射鏡16之間留出外隔離帶151。
[0056]具體的，如圖4a和圖4b所示，首先通過光刻工藝在所述前端結(jié)構(gòu)上獲得圖案化的光阻15，獲得形成位于P型氮化鎵層