一種倒裝led芯片的制造方法
【專利摘要】一種倒裝LED芯片的制造方法，提供第一襯底，在所述第一襯底上依次形成發(fā)光結(jié)構(gòu)和第一絕緣層，在所述第一N型電極及所述的第一絕緣層表面形成第二絕緣層，對所述第一絕緣層進行刻蝕，形成貫穿所述第一絕緣層和金屬反射層并延伸至所述第一N型氮化鎵層中的圖形化第一通孔，所述圖形化第一通孔錯開了芯片在封裝時N型電極與頂針接觸的位置，對N型電極進行圖形化隔離，防止在封裝過程中頂針將絕緣層頂穿而導(dǎo)致的P、N電極導(dǎo)通造成的短路，提高芯片在封裝時的可靠性，此外，充分退火以形成良好的歐姆接觸。
【專利說明】
一種倒裝LED芯片的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電器件以及半導(dǎo)體照明制造領(lǐng)域，尤其是涉及一種倒裝LED芯片的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]LED作為新一代的固體冷光源，具有低能耗、壽命長、易控制、安全環(huán)保等特點，是理想的節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品，適用各種照明場所。
[0003]傳統(tǒng)LED芯片一般為藍寶石襯底，散熱性能較差，容易使發(fā)生漏電、光衰嚴重、電壓高等問題，嚴重影響LED芯片的可靠性能。
[0004]倒裝LED芯片和傳統(tǒng)LED芯片相比，具有電流分布均勻、散熱好、電壓降低、效率高等優(yōu)點。倒裝LED芯片在封裝使用過程中，芯片的正面需翻轉(zhuǎn)朝下，通過頂針直接作用在倒裝LED芯片的金屬電極上，因此，如圖1所示，頂針容易把金屬電極和絕緣層頂傷，造成倒裝LED芯片短路和漏電等冋題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種倒裝LED芯片的制造方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中頂針頂傷倒裝LED芯片的問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
一種倒裝LED芯片的制造方法，包括:
提供第一襯底；
在所述第一襯底上依次形成發(fā)光結(jié)構(gòu)和第一絕緣層，其中，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)包括依次形成的N型氮化鎵層、有源層、P型氮化鎵層和金屬反射層；
對所述第一絕緣層進行刻蝕，形成貫穿所述第一絕緣層和金屬反射層并延伸至所述第一N型氮化鎵層中的圖形化第一通孔，并在所述圖形化第一通孔內(nèi)填充金屬層形成第一 N型電極，其中，所述圖形化第一通孔錯開了芯片在封裝時與頂針接觸的位置；
在所述第一 N型電極及所述的第一絕緣層表面形成第二絕緣層；
對所述第二絕緣層進行刻蝕，形成貫穿所述第二絕緣層和第一絕緣層并延伸至所述N型氮化鎵層的第二通孔，并在所述第二通孔內(nèi)填充金屬層形成P型電極；同時，形成貫穿所述第二絕緣層延伸至所述第一 N型電極的第三通孔，并在所述第三通孔內(nèi)填充金屬層形成N型電極。
[0007]優(yōu)選的，形成所述發(fā)光結(jié)構(gòu)后將第一襯底放置在氮氣環(huán)境中進行高溫退火。
[0008]優(yōu)選的，所述金屬反射層是采用等離子體增強化學(xué)氣相沉積工藝形成的。
[0009]優(yōu)選的，所述電極是采用電子束蒸鍍、磁控濺射、電鍍或化學(xué)鍍工藝在所述第一通孔或第二通孔或第三通孔中沉積填充金屬層形成的。
[0010]優(yōu)選的，所述第一通孔、第二通孔和第三通孔是采用干法刻蝕工藝形成的。
[0011]優(yōu)選的，形成多個所述第一N型電極。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點:
本發(fā)明提供的一種倒裝LED芯片的制造方法，在制作N型電極時，通過對N型電極對應(yīng)的第一通孔進行圖形化設(shè)計，錯開了芯片在封裝時N型電極與頂針接觸的位置，對N型電極進行圖形化隔離，防止在封裝過程中頂針將絕緣層頂穿而導(dǎo)致的P、N電極導(dǎo)通造成的短路，提高芯片在封裝時的可靠性，此外，充分退火以形成良好的歐姆接觸。
【附圖說明】
[0013]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0014]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中倒裝LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明實施例提供的一種倒裝LED芯片的制造方法的流程圖；
圖3a-3f為本發(fā)明實施提供的一種倒裝LED芯片的制造工藝流程圖。
具體實施例
[0015]正如【背景技術(shù)】所述，現(xiàn)有技術(shù)中的倒裝LED芯片在封裝過程中頂針容易把金屬電極和絕緣層頂傷，造成倒裝LED芯片短路和漏電等問題。
[0016]基于此，本發(fā)明提供了一種倒裝LED芯片的制造方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，包括:
提供第一襯底;在所述第一襯底上依次形成發(fā)光結(jié)構(gòu)和第一絕緣層，其中，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)包括依次形成的N型氮化鎵層、有源層、P型氮化鎵層和金屬反射層;對所述第一絕緣層進行刻蝕，形成貫穿所述第一絕緣層和金屬反射層并延伸至所述第一 N型氮化鎵層中的圖形化第一通孔，并在所述圖形化第一通孔內(nèi)填充金屬層形成第一N型電極，其中，所述圖形化第一通孔錯開了芯片在封裝時與頂針接觸的位置;在所述第一 N型電極及所述的第一絕緣層表面形成第二絕緣層;對所述第二絕緣層進行刻蝕，形成貫穿所述第二絕緣層和第一絕緣層并延伸至所述N型氮化鎵層的第二通孔，并在所述第二通孔內(nèi)填充金屬層形成P型電極；同時，形成貫穿所述第二絕緣層延伸至所述第一N型電極的第三通孔，并在所述第三通孔內(nèi)填充金屬層形成N型電極。
[0017]本發(fā)明提供的一種倒裝LED芯片的制造方法，在制作N型電極時，通過對N型電極對應(yīng)的第一通孔進行圖形化設(shè)計，錯開了芯片在封裝時N型電極與頂針接觸的位置，對N型電極進行圖形化隔離，防止在封裝過程中頂針將絕緣層頂穿而導(dǎo)致的P、N電極導(dǎo)通造成的短路，提高芯片在封裝時的可靠性，此外，充分退火以形成良好的歐姆接觸。
[0018]以上是本發(fā)明的核心思想，為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細的說明。
[0019]在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。
[0020]其次，本發(fā)明結(jié)合示意圖進行詳細描述，在詳述本發(fā)明實施例時，為便于說明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護的范圍。此外，在實際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。
[0021]本實施例提供了一種倒裝LED芯片的制造方法，其流程圖如圖2所示，包括以下步驟:
S201:提供第一襯底；
第一襯底的材料可以為藍寶石、碳化硅或硅，也可以為其他半導(dǎo)體材料，本實施例中優(yōu)選第一襯底為藍寶石襯底。
[0022]S202:在所述第一襯底上依次形成發(fā)光結(jié)構(gòu)和第一絕緣層；
其中，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)包括依次形成的N型氮化鎵層、有源層、P型氮化鎵層和金屬反射層。
[0023]具體地，如圖3a所示，先在第一襯底10上形成發(fā)光結(jié)構(gòu)20，即在第一襯底10上依次生長N型氮化鎵層21、有源層22、P型氮化鎵層23，采用的工藝為金屬有機物化學(xué)氣相沉積，然后在P型氮化鎵層23上蒸鍍金屬反射層24，所述金屬反射層24由Al、Ag或其合金構(gòu)成，其厚度的范圍約為10nm?500nm，而后將第一襯底放置在氮氣的環(huán)境中高溫退火5min?60min，以使形成的金屬反射層更加致密均勻，歐姆接觸性能更加良好。
[0024]發(fā)光結(jié)構(gòu)20制作完成后，采用等離子體增強化學(xué)氣相沉積工藝，在金屬反射層24的表面沉積第一絕緣層30，形成第一層絕緣保護結(jié)構(gòu)，使金屬反射層24與后續(xù)制作的金屬電極之間彼此絕緣。
[0025]S203:對所述第一絕緣層進行圖形化刻蝕，形成貫穿所述絕緣層和金屬反射層并延伸至所述N型氮化鎵層中的圖形化第一通孔，并在所述圖形化第一通孔內(nèi)填充金屬層形成第一 N型電極;其中，所述圖形化第一通孔錯開了芯片在封裝時與頂針接觸的位置；
采用電感耦合等離子或反應(yīng)離子刻蝕工藝，對所述第一絕緣層30進行干法刻蝕，形成貫穿所述第一絕緣層30和所述發(fā)光結(jié)構(gòu)20中的金屬反射層24、P型氮化鎵層23以及有源層22，并延伸至N型氮化鎵層21中的圖形化第一通孔，如圖3b所示。
[0026]在本發(fā)明的其他實施例中，為了保證刻蝕的深度和精度，可以在形成發(fā)光結(jié)構(gòu)后，就對發(fā)光結(jié)構(gòu)進行第一次圖形化刻蝕，形成貫穿金屬反射層、P型氮化鎵層以及有源層，并延伸至N型氮化鎵層中的微孔，然后在形成第一絕緣層后，進行第二次刻蝕，在所述微孔的基礎(chǔ)上形成圖形化第一通孔。其中，在第一次刻蝕之后，為了避免后續(xù)的第一絕緣層填充微孔，導(dǎo)致后續(xù)形成的第一 N型電極與N型氮化鎵層絕緣，可以采用等離子體增強化學(xué)氣相沉積工藝在微孔上形成鈍化保護層。
[0027]形成圖形化第一通孔后，采用電子束蒸鍍、磁控濺射、電鍍或化學(xué)鍍工藝中的一種或幾種，在所述圖形化第一通孔中沉積薄膜形成填充金屬層，繼而形成與N型氮化鎵層電連接的第一 N型電極1，如圖3c所示。通過形成圖形化第一通孔，使芯片在封裝過程中被頂針頂傷的中間區(qū)相對的N型電極進行圖形化隔離，防止封裝過程中頂針將絕緣層頂穿而導(dǎo)致的P、N電極導(dǎo)通造成的短路，提高芯片的在封裝應(yīng)用時的可靠性。
[0028]S204:在所述第一N型電極和第一絕緣層表面形成第二絕緣層；
在形成第一 N型電極I后，采用等離子體增強化學(xué)氣相沉積工藝在第一 N型電極I和第一絕緣層30表面形成第二絕緣層40，形成第二次絕緣保護結(jié)構(gòu)，此外，通過形成第二絕緣層，后續(xù)在制作P、N電極時能把P、N電極設(shè)計成同等大小，有利于后續(xù)的封裝，還是芯片的應(yīng)力均勻分布，提高芯片的光電性能。
[0029]S205:對所述第二絕緣層進行刻蝕，形成貫穿所述第二絕緣層、第一絕緣層和反射層并延伸至所述P型氮化鎵層的第二通孔，并在所述第二通孔內(nèi)填充金屬層形成P型電極；同時，形成貫穿所述第二絕緣層延伸至所述第一 N型電極的第三通孔，并在所述第三通孔內(nèi)填充金屬層形成N型電極；
采用干法刻蝕工藝，對第二絕緣層40、第一絕緣層30和反射層24進行刻蝕，如圖3e所示，形成貫穿所述第二絕緣層40、第一絕緣層30和反射層24的第二通孔，刻蝕的終止位置在P型氮化鎵層23的表面，同理，采用干法刻蝕工藝，對第二絕緣層40進行刻蝕，形成貫穿所述第二絕緣層40的第三通孔，刻蝕的終止位置在第一 N型電極I表面，然后，如圖3f所示，在所述第二通孔內(nèi)填充金屬層形成P型電極2，在第三通孔內(nèi)部沉積填充金屬層形成N型電極3。
[0030]最后采用正切或背切的方法對芯片進行切割，將切割好的芯粒進行光電參數(shù)的測試和分選，將合格的芯粒進行后續(xù)的封裝等工藝后，形成成品的LED芯片或LED發(fā)光器件。[0031 ]本實施例提供的一種倒裝LED芯片的制造方法，在制作N型電極時，通過對N型電極對應(yīng)的第一通孔進行圖形化設(shè)計，錯開了芯片在封裝時N型電極與頂針接觸的位置，對N型電極進行圖形化隔離，防止在封裝過程中頂針將絕緣層頂穿而導(dǎo)致的P、N電極導(dǎo)通造成的短路，提高芯片在封裝時的可靠性，此外，充分退火以形成良好的歐姆接觸。
[0032]對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種倒裝LED芯片的制造方法，包括: 提供第一襯底； 在所述第一襯底上依次形成發(fā)光結(jié)構(gòu)和第一絕緣層，其中，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)包括依次形成的N型氮化鎵層、有源層、P型氮化鎵層和金屬反射層； 對所述第一絕緣層進行刻蝕，形成貫穿所述第一絕緣層和金屬反射層并延伸至所述第一N型氮化鎵層中的圖形化第一通孔，并在所述圖形化第一通孔內(nèi)填充金屬層形成第一 N型電極，其中，所述圖形化第一通孔錯開了芯片在封裝時與頂針接觸的位置； 在所述第一 N型電極及所述的第一絕緣層表面形成第二絕緣層； 對所述第二絕緣層進行刻蝕，形成貫穿所述第二絕緣層和第一絕緣層并延伸至所述N型氮化鎵層的第二通孔，并在所述第二通孔內(nèi)填充金屬層形成P型電極；同時，形成貫穿所述第二絕緣層延伸至所述第一 N型電極的第三通孔，并在所述第三通孔內(nèi)填充金屬層形成N型電極。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，形成所述發(fā)光結(jié)構(gòu)后將第一襯底放置在氮氣環(huán)境中進行高溫退火。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述金屬反射層是采用等離子體增強化學(xué)氣相沉積工藝形成的。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述電極是采用電子束蒸鍍、磁控濺射、電鍍或化學(xué)鍍工藝在所述第一通孔或第二通孔或第三通孔中沉積填充金屬層形成的。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述第一通孔、第二通孔和第三通孔是采用干法刻蝕工藝形成的。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，形成多個所述第一N型電極。
【文檔編號】H01L33/52GK105932143SQ201610435568
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月16日
【發(fā)明人】徐亮, 何鍵云
【申請人】佛山市國星半導(dǎo)體技術(shù)有限公司