一種含有反射層的led倒裝芯片及其制備方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電芯片技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種含有反射層的LED倒裝芯片及其制備方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]通常，通過用金屬有機(jī)化學(xué)汽相沉積(M0CVD)、分子束外延(MBE)或其它外延技術(shù)在藍(lán)寶石、碳化硅或其它適當(dāng)?shù)囊r底上外延地生長不同組成和摻雜劑濃度的半導(dǎo)體層的疊層來制造III族氮化物發(fā)光器件。該疊層常常包括用例如Si摻雜的在襯底上形成的一個或多個η型層、在形成于一個或多個η型層上的有源區(qū)中的一個或多個發(fā)光層、以及在有源區(qū)上形成的用例如Mg摻雜的一個或多個ρ型層。在η和ρ型區(qū)上形成電接觸，常常將III族氮化物器件形成為倒置或倒裝芯片器件，其中，在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的同一側(cè)形成Ν和Ρ接觸兩者，并且從與接觸相對的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的那側(cè)提取光。
[0003]常常使用銀作為反射性ρ接觸且已知其易受由機(jī)械應(yīng)力、化學(xué)反應(yīng)或電迀移引發(fā)的輸運影響。例如，在圖1Α中舉例說明了具有銀P接觸的III族氮化物L(fēng)ED且在美國專利6，946，685中對其進(jìn)行了描述。US 6,946,685教導(dǎo)了 “銀電極金屬化在存在濕氣和電場(諸如，例如由于在器件的接觸處施加工作電壓而逐漸產(chǎn)生的場)的情況下經(jīng)受電化學(xué)迀移。銀金屬化到器件的PN結(jié)的電化學(xué)迀移導(dǎo)致跨越結(jié)的交流旁路路徑，其降低器件的效率。
[0004]圖1A舉例說明包括半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括在II1-V族氮化物半導(dǎo)體的η型層120與III族氮化物半導(dǎo)體的P型層140之間的發(fā)光有源區(qū)130A。在ρ型層上沉積包括銀金屬的Ρ電極160，并將η電極(圖1Α中未示出)與η型層藕合。提供了能夠用來跨越所述電極施加電信號以引起來自有源區(qū)的光發(fā)射的手段，并且提供了用于防止銀金屬從Ρ電極朝向有源區(qū)的電化學(xué)迀移的迀移阻擋層175，其中，迀移阻擋層175是導(dǎo)電防護(hù)片;導(dǎo)電防護(hù)片完全包圍銀，覆蓋銀金屬Ρ電極的邊緣。而且，由金屬構(gòu)成的迀移阻擋層175通常為含有Ti或W的材料制成，然而Ti/W材料吸收可見光，所以覆蓋Ag電極后露出的部分會形成〃黑邊"10吸收可見光，從而降低LED的光效。
[0005]在圖1A所示的器件中，為了用導(dǎo)電防護(hù)片(迀移阻擋層175)密封銀接觸，迀移阻擋層完全包裹并密封銀，反射性P電極160的邊緣112與迀移阻擋層175的邊緣之間的帶稱為〃黑帶〃10;因為其不是如銀P電極160—樣是反射性的，光被黑帶吸收會降低器件的效率。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0006]本發(fā)明的目的在于改善LED倒裝芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)而提升LED的效率和亮度，提供一種含有反射層的LED倒裝芯片及其制備方法。
[0007]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0008]—種含有反射層的LED倒裝芯片，包括襯底、N焊盤和P焊盤，所述襯底自下至上依次層狀疊加的設(shè)置有N型層、發(fā)光層、P型層、反射層和阻擋層，N型層、發(fā)光層、P型層、反射層和阻擋層采用蝕刻工藝露出襯底的上表面形成一溝槽，縱橫設(shè)置的溝槽將襯底上的N型層、發(fā)光層、P型層、反射層和阻擋層分割成彼此相互絕緣獨立的多個芯片;所述芯片表面形成貫穿阻擋層、反射層、Ρ型層、發(fā)光層且與Ν型層連通的Ν電極孔;所述芯片上層疊的阻擋層、反射層采用蒸鍍及光刻工藝后與Ρ型層上表面之間形成臺階，所述阻擋層和反射層外露表面采用濺射或蒸鍍工藝形成具有布線圖案的Ρ引線電極，所述Ρ引線電極與阻擋層導(dǎo)電連接，所述Ρ引線電極覆蓋阻擋層和反射層的四周側(cè)壁面以及阻擋層的上表面;所述Ν電極孔內(nèi)采用濺射或蒸鍍工藝形成與Ν型層導(dǎo)電連接的Ν引線電極;所述Ν引線電極與Ρ引線電極采用相同的材料同時沉積形成;所述溝槽的表面、所述Ν電極孔與Ν引線電極之間所形成的間隙、Ν引線電極的上表面、以及Ρ引線電極的表面采用濺射或噴涂工藝覆蓋有一層便于相互絕緣的第一絕緣層，所述第一絕緣層上表面采用光刻和蝕刻技術(shù)開設(shè)有與Ν引線電極上表面貫通的Ν型接觸孔，所述第一絕緣層上表面采用光刻和蝕刻技術(shù)還開設(shè)有與Ρ引線電極上表面貫通的Ρ型接觸孔;所述Ν焊盤通過第一絕緣層設(shè)置的Ν型接觸孔與Ν引線電極導(dǎo)電連接，所述Ρ焊盤通過第一絕緣層設(shè)置的Ρ型接觸孔與Ρ引線電極導(dǎo)電連接，所述Ρ焊盤與Ν焊盤之間采用印刷和電鍍技術(shù)相互絕緣。
[0009]優(yōu)選地，所述襯底為藍(lán)寶石襯底，所述Ν型層為Ν型氮化鎵層，所述Ρ型層為Ρ型氮化鎵層。
[0010]優(yōu)選地，所述芯片表面均勻分布有多個Ν電極孔。
[0011]優(yōu)選地，所述Ρ焊盤與Ρ引線電極之間的第一絕緣層上均勻分布有多個便于兩者導(dǎo)電連接的Ρ型接觸孔。
[0012]優(yōu)選地，所述Ν引線電極為圓柱形狀。
[0013]優(yōu)選地，所述1'1引線電極和？引線電極均采用0、六1、附、1';[、六11、？1:中一種材料或其中至少兩種以上的合金制成。
[0014]優(yōu)選地，所述阻擋層采用T1、W、N1、Pt、Cr、Au中一種材料或其中至少兩種以上的合金制成。
[0015]—種含有反射層的LED倒裝芯片的制備方法，包括以下步驟:
[0016]步驟一，在藍(lán)寶石襯底上，通過金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉淀方法，在藍(lán)寶石襯底的上表面上生長外延層，所述外延層生長過程依次為:在藍(lán)寶石襯底表面生長N型氮化鎵層，在N型氮化鎵層上生長發(fā)光層，在發(fā)光層上生長P型氮化鎵層；
[0017]步驟二，采用蒸鍍及光刻工藝，依次覆蓋反射層和阻擋層，所述反射層采用鋁、銀中一種材料或兩者制成的合金材料，阻擋層采用不吸光并且能夠有效地阻止反射層的金屬材料迀移的材料制成；
[0018]步驟三，通過對外延層采用ICP蝕刻工藝，在所述外延層形成溝槽，所述溝槽露出藍(lán)寶石襯底的表面，使藍(lán)寶石襯底上的外延層形成彼此相互絕緣獨立的芯片，同時對芯片進(jìn)行刻蝕，在所述芯片表面形成貫穿阻擋層、反射層、P型氮化鎵層、發(fā)光層、直到停留在N型氮化鎵層表面上的N電極孔，N電極孔的數(shù)量為多個并且在芯片表面均勻分布；
[0019]步驟四，通過采用蒸鍍及光刻工藝，在層疊的阻擋層、反射層與P型氮化鎵層表面形成臺階；
[0020]步驟五，通過濺射或蒸鍍工藝，在阻擋層、反射層外露表面形成具有布線圖案的P引線電極，同時在N電極孔內(nèi)采用濺射或蒸鍍工藝形成圓柱形N引線電極，所述N引線電極與N型氮化鎵層電連接形成歐姆接觸，所述P引線電極與阻擋層電連接，所述P引線電極覆蓋阻擋層、反射層四周側(cè)壁面以及阻擋層上表面，所述N引線電極和P引線電極采用相同材料并且同時沉積形成；
[0021]步驟六，在芯片溝槽的表面、Ν電極孔與Ν引線電極之間所形成的間隙、以及Ρ引線電極的表面，采用濺射或噴涂工藝覆蓋有一層厚度為lum?2.5um便于相互絕緣的第一絕緣層，所述第一絕緣層采用氮化鋁、二氧化硅、氮化硅、三氧化二鋁、布拉格反射層DBR、硅膠、樹脂或丙烯酸之其一制成；
[0022]步驟七，采用光刻和蝕刻技術(shù)在第一絕緣層表面打孔，在第一絕緣層表面分別刻蝕出N型接觸孔與P型接觸孔，其中，N型接觸孔與N引線電極表面相連通，P型接觸孔與P引線電極表面相連通，所述芯片表面均勻分布有多個N型接觸孔和多個P型接觸孔；
[0023]步驟八，在N引線電極、P引線電極的外露表面上、以及位于N引線電極和P引線電極彼此之間的第一絕緣層的表面上，通過印刷和電鍍技術(shù)制造相互絕緣的N焊盤與P焊盤