一種基于導電dbr結構的倒裝led芯片及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于導電DBR結構的倒裝LED芯片及其制作方法，在襯底上依次生長緩沖層、N?GaN層、有源層和P?GaN層，有源層和P?GaN層刻蝕形成臺階并將N?GaN層部分裸露，在P?GaN層臺階上依次形成DBR導電反射層和金屬反射層，在N?GaN層的裸露部分設置N金屬導電層及電流擴展條，在金屬反射層上方以及N金屬導電層和N?GaN層裸露部分的上方形成絕緣層；所述絕緣層上形成若干通孔，在絕緣層上分別設置P共金層和N共金層，P共金層通過通孔與金屬反射層連接，N共金層通過通孔與N金屬導電層連接，絕緣層將N金屬導電層與P共金層隔離，將DBR導電反射層與N共金層隔離。本發(fā)明提高了發(fā)光二極管產品的發(fā)光可靠性，降低工藝難度和制作成本。
【專利說明】
一種基于導電DBR結構的倒裝LED芯片及其制作方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)光LED芯片技術領域，特別是一種基于導電DBR結構的倒裝LED芯片及其制作方法。
【背景技術】
[0002]為了避免正裝LED芯片中因電極擠占發(fā)光面積從而影響發(fā)光效率，芯片研發(fā)人員設計了倒裝結構的芯片，即把正裝芯片倒置，使發(fā)光層激發(fā)出的光從芯片的背面即從透明的襯底發(fā)出，同時，針對倒裝芯片設計出方便LED封裝廠的免打線結構，從而，整個芯片稱為倒裝芯片(FlipChip)，該結構在大功率芯片中較多的用到。倒裝LED芯片的優(yōu)點在于:一是P極電流整面擴散，可通大電流使用；二是尺寸可以做到更小，光學更容易匹配;三是不通過藍寶石襯底散熱，芯片的壽命得到了提升；四是抗靜電能力的提升;五是為后續(xù)封裝工藝發(fā)展打下基礎。但是現有倒裝LED芯片還存在以下缺點:
LED倒裝芯片的光需要從背面取出，為了提高光的取出效率，芯片的正面都做有光的反射層，反射層材料分為兩種，一種倒裝LED芯片采用Ag作為反射層，Ag具有較高的反射率而且能導電，但是由于Ag原子較容易擴散，工藝的簡易度和可靠性受到一定的影響，另一種倒裝LED芯片采用絕緣的DBR作為反射層，這種結構通常還需要在P層表面加入ITO層(銦錫氧化物半導體透明導電膜)增加電流的擴散。ITO的引入增加的對光的吸收和工藝復雜度。
[0003]有鑒于此，本發(fā)明人為克服上述缺陷，提出一種基于導電DBR結構的倒裝LED芯片及其制作方法，本案由此產生。
【發(fā)明內容】
[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種基于導電DBR結構的倒裝LED芯片及其制作方法，以提高發(fā)光二極管產品的發(fā)光可靠性，降低工藝難度和制作成本。
[0005]為了實現上述目的，本發(fā)明的技術方案如下:
一種基于導電DBR結構的倒裝LED芯片，在襯底上依次生長緩沖層、N-GaN層、有源層和P-GaN層，有源層和P-GaN層刻蝕形成臺階并將N-GaN層部分裸露，在P-GaN層臺階上依次形成DBR導電反射層和金屬反射層，在N-GaN層的裸露部分設置N金屬導電層及電流擴展條，在金屬反射層上方以及N金屬導電層和N-GaN層裸露部分的上方形成絕緣層；
所述絕緣層上形成若干通孔，在絕緣層上分別設置P共金層和N共金層，P共金層通過通孔與金屬反射層連接，N共金層通過通孔與N金屬導電層連接，絕緣層將N金屬導電層與P共金層隔離，將DBR導電反射層與N共金層隔離。
[0006]所述DBR導電反射層由可導電透明材料膜層交替組成，該可導電透明材料可為ITO或 TiN。
[0007]所述絕緣層由絕緣DBR結構或單層絕緣層構成，構成絕緣DBR結構或單層絕緣層的材料可為 S12，Si3N4ST12 ο
[0008]—種基于導電DBR結構的倒裝LED芯片的制作方法，包括以下步驟: 步驟一、在襯底上采用依次生長出緩沖層、N-GaN層、有源層和P-GaN層；
步驟二、采用ICP在有源層和P-GaN層上刻蝕出臺階，裸露出P-GaN層下方的N-GaN層；步驟三、通過蒸鍍以及刻蝕在P-GaN層上方依次形成DBR導電反射層和金屬反射層，在N-GaN層的裸露部分上方形成N金屬導電層以及電流擴展條；
步驟四、在金屬反射層上方以及N金屬導電層和N-GaN層裸露部分的上方蒸鍍絕緣層；步驟五、在絕緣層上刻蝕出若干通孔，其中一組通孔通向位于P-GaN層上方的金屬反射層，一組通孔通向N-GaN層上方的N金屬導電層；
步驟六、在絕緣層上以剝離的方式形成P共金層和N共金層，其中P共金層通過絕緣層的通孔與金屬反射層連接，N共金層通過絕緣層的通孔與N金屬導電層連接。
[0009]采用上述方案后，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
1、本發(fā)明的倒裝LED芯片將電流擴散層以及光反射層合二為一，采用的DBR導電反射層和金屬反射層均可以導電和反射，結構上簡單，工藝簡易度提高，不同于傳統(tǒng)的將電流擴散層和光反射層分離的LED芯片結構；
2、本發(fā)明不直接采用Ag或其他金屬作為導電反射層，降低由金屬迀移造成的LED失效，增加了芯片的發(fā)光可靠性。
[0010]3、通過對DBR導電反射層的結構膜系的合理設計，可以達到更高的反射率增加光的取出效率和更有效的電流擴散效果增加電流注入效率，
總之，本發(fā)明的倒裝LED芯片生產流程更為簡易，成本較低，發(fā)光效率高。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明基于導電DBR結構的倒裝LED芯片的結構示意圖；
圖2是本發(fā)明制作時中間構件的結構示意圖；
圖3是本發(fā)明另一種實施結構示意圖。
[0012]標號說明
襯底I，緩沖層2，N-GaN層3，有源層4，P-GaN層5，DBR導電反射層6，金屬反射層7，N金屬導電層及電流擴展條8，絕緣層9，通孔91，P共金層1，N共金層11。
【具體實施方式】
[0013]如圖1所示，本發(fā)明揭示的一種基于導電DBR結構的倒裝LED芯片，在襯底I上依次生長緩沖層2、N-GaN層3、有源層4和P-GaN層5，有源層和P-GaN層刻蝕形成臺階并將N-GaN層部分裸露，在P-GaN層臺階上依次形成DBR導電反射層6和金屬反射層7，在N-GaN層的裸露部分設置N金屬導電層及電流擴展條8，在金屬反射層7上方以及N金屬導電層8和N-GaN層3裸露部分的上方形成絕緣層9;
所述絕緣層9上形成若干通孔91，在絕緣層9上分別設置P共金層10和N共金層11，P共金層10通過通孔91與金屬反射層7連接，N共金層11通過通孔與N金屬導電層8連接，絕緣層9將N金屬導電層8與P共金層10隔離，將DBR導電反射層6與N共金層11隔離。
[0014]所述DBR導電反射層6由可導電透明材料膜層交替組成，該可導電透明材料可為ITO或TiN
所述絕緣層9由絕緣DBR結構或單層絕緣層構成，構成絕緣DBR結構或單層絕緣層的材料可為 Si02，Si3N4 或 Ti02。
[0015]如圖3所示，本發(fā)明揭示的另一種實施結構，在上述倒裝LED芯片的基礎上，根據LED芯片的發(fā)光要求，刻蝕出的臺階數量可以增加，在其中一個臺階上方的絕緣層開設通孔91，該通孔設置P共金層10，在其中兩個臺階中間設置N金屬導電層及電流擴展條8，N金屬導電層8上方開設通孔91，該通孔設置N共金層11，實現電流擴散，各臺階上依次形成的DBR導電反射層6和金屬反射層7反射光。
[0016]一種基于導電DBR結構的倒裝LED芯片的制作方法，包括以下步驟:
步驟一、在襯底I上采用依次生長出緩沖層2、N-GaN層3、有源層4和P-GaN層5;
步驟二、采用ICP在有源層4和P-GaN層5上刻蝕出臺階，裸露出P-GaN層5下方的N-GaN層
3，刻蝕出臺階后結構如圖2所示；
步驟三、通過蒸鍍以及刻蝕在P-GaN層5上方依次形成DBR導電反射層6和金屬反射層7，在N-GaN層3的裸露部分上方形成N金屬導電層及電流擴展條8;圖中所不N金屬導電層及電流擴展條8為N金屬導電層及電流擴展條結合的簡圖，故標號8也可指代N金屬導電層；
步驟四、在金屬反射層7上方以及N金屬導電層8和N-GaN層3裸露部分的上方蒸鍍絕緣層9 ；
步驟五、在絕緣層9上刻蝕出若干通孔91，其中一個通孔通向位于P-GaN層5上方的金屬反射層6，一個通孔通向N-GaN層3上方的N金屬導電層8;
步驟六、在絕緣層9上通過蒸鍍以及刻蝕形成P共金層10和N共金層11，其中P共金層10通過絕緣層的通孔91與金屬反射層7連接，N共金層11通過絕緣層的通孔91與N金屬導電層8連接。
[0017]以上僅為本發(fā)明的具體實施例，并非對本發(fā)明的保護范圍的限定。凡依本案的設計思路所做的等同變化，均落入本案的保護范圍。
【主權項】
1.一種基于導電DBR結構的倒裝LED芯片，其特征在于:在襯底上依次生長緩沖層、N-GaN層、有源層和P-GaN層，有源層和P-GaN層刻蝕形成臺階并將N-GaN層部分裸露，在P-GaN層臺階上依次形成DBR導電反射層和金屬反射層，在N-GaN層的裸露部分設置N金屬導電層及電流擴展條，在金屬反射層上方以及N金屬導電層和N-GaN層裸露部分的上方形成絕緣層； 所述絕緣層上形成若干通孔，在絕緣層上分別設置P共金層和N共金層，P共金層通過通孔與金屬反射層連接，N共金層通過通孔與N金屬導電層連接，絕緣層將N金屬導電層與P共金層隔離，將DBR導電反射層與N共金層隔離。2.如權利要求1所述的一種基于導電DBR結構的倒裝LED芯片，其特征在于:所述DBR導電反射層由可導電透明材料膜層交替組成，該可導電透明材料可為ITO或TiN。3.如權利要求1所述的一種基于導電DBR結構的倒裝LED芯片，其特征在于:所述絕緣層由絕緣DBR結構或單層絕緣層構成，構成絕緣DBR結構或單層絕緣層的材料可為S12，Si3N4或Ti02。4.一種基于導電DBR結構的倒裝LED芯片的制作方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一、在襯底上采用依次生長出緩沖層、N-GaN層、有源層和P-GaN層； 步驟二、采用ICP在有源層和P-GaN層上刻蝕出臺階，裸露出P-GaN層下方的N-GaN層；步驟三、通過蒸鍍以及刻蝕在P-GaN層上方依次形成DBR導電反射層和金屬反射層，在N-GaN層的裸露部分上方形成N金屬導電層以及電流擴展條； 步驟四、在金屬反射層上方以及N金屬導電層和N-GaN層裸露部分的上方蒸鍍絕緣層；步驟五、在絕緣層上刻蝕出若干通孔，其中一組通孔通向位于P-GaN層上方的金屬反射層，一組通孔通向N-GaN層上方的N金屬導電層； 步驟六、在絕緣層上以剝離的方式形成P共金層和N共金層，其中P共金層通過絕緣層的通孔與金屬反射層連接，N共金層通過絕緣層的通孔與N金屬導電層連接。
【文檔編號】H01L33/00GK106025010SQ201610567047
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月19日
【發(fā)明人】陳亮, 李俊賢, 呂奇孟, 吳奇隆, 陳凱軒, 張永, 劉英策, 李小平, 魏振東, 周弘毅, 黃鑫茂, 蔡立鶴, 林志偉, 姜偉, 卓祥景, 方天足
【申請人】廈門乾照光電股份有限公司