一種倒裝led芯片及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體光電芯片制造領(lǐng)域，特別涉及一種倒裝LED芯片及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]自從20世紀90年代初商業(yè)化以來，經(jīng)過二十幾年的發(fā)展，GaN基LED已被廣泛應用于戶內(nèi)外顯示屏、投影顯示用照明光源、背光源、景觀亮化照明、廣告、交通指示等領(lǐng)域，并被譽為二十一世紀最有競爭力的新一代固體光源。然而對于半導體發(fā)光器件LED來說，要代替?zhèn)鹘y(tǒng)光源，進入高端照明領(lǐng)域，必須同時解決三個問題:一是要解決發(fā)光亮度提升問題，二是要解決散熱問題，三是要解決生產(chǎn)成本的降低問題。
[0003]近年來，各種為提高LED發(fā)光亮度的技術(shù)應運而生，例如圖形化襯底技術(shù)、高壓芯片、垂直結(jié)構(gòu)、DBR技術(shù)等。
[0004]其中圖形化襯底技術(shù)最具成效，在2010年到2012年間，前后出現(xiàn)的錐狀結(jié)構(gòu)的干法圖形化襯底和金字塔形狀的濕法圖形化襯底完全取代了表面平坦的藍寶石襯底成為LED芯片的主流襯底，使LED的晶體結(jié)構(gòu)和發(fā)光亮度都得到了革命性的提高。但是圖形化的襯底代替表面平坦的藍寶石襯底成為LED芯片的主流襯底無疑增加了 LED的生產(chǎn)成本，雖然所增加的成本隨著圖形化襯底制作技術(shù)水平的提高會慢慢降低，但卻無法完全消除。
[0005]隨著半導體集成技術(shù)的高速發(fā)展，一種稱為高壓芯片的LED結(jié)構(gòu)應運而生，此種結(jié)構(gòu)的LED —般是在外延層形成后，通過光刻刻蝕工藝形成隔離槽，再在隔離槽內(nèi)填充絕緣材料，最后在各絕緣隔離的外延層上制作電極并形成串聯(lián)結(jié)構(gòu)；雖然這種結(jié)構(gòu)可以提高LED的發(fā)光亮度，但形成隔離槽、填充絕緣材料的工藝過程卻大大增加了芯片的制造成本，不僅如此，在一定程度上還降低了 LED芯片的可靠性，例如由于現(xiàn)有刻蝕均勻性達不到要求而導致的深槽刻蝕不干凈，會最終導致漏電，降低LED芯片的抗擊穿能力等。
[0006]無論是圖形化襯底技術(shù)還是高壓芯片都沒有很好地解決LED芯片的散熱問題，垂直結(jié)構(gòu)和倒裝芯片技術(shù)將正裝芯片倒裝焊接于一導電導熱性能良好的基板上，使得發(fā)熱比較集中的發(fā)光外延層更接近于散熱熱塵，使大部分熱量通過基板導出，而不是從散熱不良的藍寶石襯底導出，這在一定程度上緩解了 LED芯片的散熱問題。
[0007]垂直結(jié)構(gòu)的LED芯片不需要刻蝕N區(qū)材料，這在一定程度上降低了 LED的一部分生產(chǎn)成本，且與其它結(jié)構(gòu)的LED芯片的電流流動方式不同，它更適于大電流的注入，進一步提高LED芯片的發(fā)光亮度。然而，和高壓芯片一樣，垂直結(jié)構(gòu)的LED也需要形成隔離槽，這又大大提高了 LED的生產(chǎn)成本，不僅如此，垂直結(jié)構(gòu)的芯片還需要剝離掉襯底，所以這再一次提高了 LED芯片的生產(chǎn)成本。與垂直結(jié)構(gòu)的LED芯片相比，倒裝結(jié)構(gòu)的LED芯片在生產(chǎn)成本方面可能更占優(yōu)勢。
[0008]為了使LED技術(shù)快速發(fā)展，使其盡早在照明領(lǐng)域扮演更重要的較色，一種能同時解決上述三個問題的倒裝LED芯片及其制作方法亟待研發(fā)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明提供了一種倒裝LED芯片及其制作方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題。
[0010]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種倒裝LED芯片，包括:
[0011]襯底以及形成于所述襯底上的外延層，所述外延層包括依次形成于所述襯底上的N型外延層、有源層和P型外延層；
[0012]形成于所述外延層中并暴露所述N型外延層的陣列排布的凹槽；
[0013]形成于所述P型外延層上的接觸層，所述接觸層對應所述凹槽的位置處設(shè)有接觸層開口 ；
[0014]形成于所述接觸層上的若干第一柱狀金屬層以及形成于每個凹槽內(nèi)的第二柱狀金屬層；
[0015]形成于所述P型外延層、接觸層、第一柱狀金屬層、第二柱狀金屬層上以及所述凹槽內(nèi)的絕緣反射層，所述絕緣反射層設(shè)有暴露所述第一柱狀金屬層的第一絕緣反射層開口以及暴露所述第二柱狀金屬層的第二絕緣反射層開口；
[0016]形成于所述絕緣反射層上的若干間隔排布的第一條狀金屬層和第二條狀金屬層；
[0017]形成于所述絕緣反射層、第一條狀金屬層和第二條狀金屬層上的絕緣層，所述絕緣層設(shè)有暴露所述第一條狀金屬層部分區(qū)域的第一絕緣層開口以及暴露所述第二條狀金屬層部分區(qū)域的第二絕緣層開口 ；以及
[0018]形成于所述絕緣層上的第一焊盤和第二焊盤，所述第一焊盤通過所述第一條狀金屬層和第一柱狀金屬層與所述P型外延層形成電連接，所述第二焊盤通過所述第二條狀金屬層和第二柱狀金屬層與所述N型外延層形成電連接。
[0019]進一步的，在所述的倒裝LED芯片中，還包括一倒裝基板，所述倒裝基板包括第一導電基板、第二導電基板以及用以絕緣隔離所述第一導電基板和第二導電基板的絕緣隔離固定板，所述第一導電基板與所述第一焊盤形成電連接，所述第二導電基板與所述第二焊盤形成電連接。
[0020]進一步的，在所述的倒裝LED芯片中，所述第一條狀金屬層和第二條狀金屬層均呈矩形條狀。
[0021]進一步的，在所述的倒裝LED芯片中，所述第一條狀金屬層與同一行中所有第一柱狀金屬層電連接，所述第二條狀金屬層與同一行中所有第二柱狀金屬層電連接；或者，所述第一條狀金屬層與同一列中所有第一柱狀金屬層電連接，所述第二條狀金屬層與同一列中所有第二柱狀金屬層電連接。
[0022]進一步的，在所述的倒裝LED芯片中，所述第一絕緣層開口和第二絕緣層開口均為矩形條狀開口，所述第一絕緣層開口和第二絕緣層開口沿所述第一條狀金屬層和所述第二條狀金屬層的長度方向錯開分布。
[0023]進一步的，在所述的倒裝LED芯片中，所述第一焊盤和第二焊盤均呈矩形片狀，沿所述第一條狀金屬層和第二條狀金屬層的長度方向排列。
[0024]進一步的，在所述的倒裝LED芯片中，還包括陣列排布于所述P型外延層上的阻擋層，所述第一柱狀金屬層形成于所述阻擋層上方的接觸層上，所述阻擋層與所述凹槽間隔錯開排布。
[0025]進一步的，在所述的倒裝LED芯片中，還包括形成于所述倒裝基板與所述第一焊盤和第二焊盤的接觸面上的粘合層。
[0026]進一步的，在所述的倒裝LED芯片中，所述絕緣反射層是DBR反射層；或者，所述絕緣反射層由金屬反射層和絕緣介質(zhì)層組合而成，所述金屬反射層的材料為銀，所述絕緣介質(zhì)層的材料為二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅中的至少一種。
[0027]進一步的，在所述的倒裝LED芯片中，所述第一柱狀金屬層、第二柱狀金屬層、第一條狀金屬層、第二條狀金屬層、第一焊盤和第二焊盤均由Cr、T1、Al、N1、Au、Ag、Cu、Sn中至少兩種材料組合而成。
[0028]本發(fā)明還提供一種倒裝LED芯片的制作方法，包括:
[0029]提供一襯底，所述襯底上形成有外延層，所述外延層包括依次形成于所述襯底上的N型外延層、有源層和P型外延層；
[0030]在所述外延層中形成若干暴露所述N型外延層的凹槽；
[0031]在所述P型外延層上形成接觸層，所述接觸層對應所述凹槽的位置處設(shè)有接觸層開口 ；
[0032]在所述接觸層上形成若干第一柱狀金屬層，并在每個凹槽內(nèi)形成第二柱狀金屬層；
[0033]在所述P型外延層、接觸層、第一柱狀金屬層、第二柱狀金屬層上以及所述凹槽內(nèi)形成絕緣反射層，所述絕緣反射層設(shè)有暴露所述第一柱狀金屬層的第一絕緣反射層開口以及暴露所述第二柱狀金屬層的第二絕緣反射層開口；
[0034]在所述絕緣反射層上形成若干間隔排布的第一條狀金屬層和第二條狀金屬層；
[0035]在所述絕緣反射層、第一條狀金屬層和第二條狀金屬層上形成絕緣層，所述絕緣層設(shè)有暴露所述第一條狀金屬層部分區(qū)域的第一絕緣層開口以及暴露所述第二條狀金屬層部分區(qū)域的第二絕緣層開口 ；以及
[0036]在所述絕緣層上形成第一焊盤和第二焊盤，所述第一焊盤通過所述第一條狀金屬層和第一柱狀金屬層與所述P型外延層形成電連接，所述第二焊盤通過所述第二條狀金屬層和第二柱狀金屬層與所述N型外延層形成電連接。
[0037]進一步的，在所述的倒裝LED芯片的制作方法中，形成第一焊盤和第二焊盤之后，還包括:提供一倒裝基板，所述倒裝基板包括第一導電基板、第二導電基板以及用以絕緣隔離所述第一導電基板和第二導電基板的絕緣隔離固定板，使所述第一導電基板與所述第一焊盤形成電連接，并使所述第二導電基板與所述第二焊盤形成電連接。
[0038]進一步的，在所述的倒裝LED芯片的制作方法中，所述第一條狀金屬層和第二條狀金屬層均呈矩形條狀。
[0039]進一步的，在所述的倒裝LED芯片的制作方法中，所述第一條狀金屬層與同一行中所有第一柱狀金屬層電連接，所述第二條狀金屬層與同一行中所有第二柱狀金屬層電連接；或者，所述第一條狀金屬層與同一列中所有第一柱狀金屬層電連接，所述第二條狀金屬層與同一列中所有第二柱狀金屬層電連接。
[0040]進一步的，在所述的倒裝LED芯片的制作方法中，所述第一絕緣層開口和第二絕緣層開口均為矩形條狀開口，所述第一絕緣層開口和第二絕緣層開口沿所述第一條狀金屬層和所述第二條狀金屬層的長度方向錯開分布。
[0041]進一步的，在所述的倒裝LED芯片