本发明涉及一种led倒装芯片及其制造方法。
背景技术:
目前的led芯片既有采用正装芯片结构,也有采用倒装芯片结构,倒装芯片相比正装芯片本身具有出光效果好,易于封装的优点。公开号为cn102569544a的专利公开了一种制作独立发光二极管的方法,通过激光划片及化学方法分离芯片,单纯减少光损失,并不会对侧面反射提供帮助。公开号为cn103311392a的专利公开了一种隐形切割led芯片及其制作方法,通过icp或激光+化学方法形成沟壑后,再利用隐切进行裂片分离的方式,形成一定角度的倾斜角,使得侧壁光亮,增加出光率,该专利只是针对分离芯粒采用多重工序,减少外延层损伤,且形成为倒梯形,并不适用于倒装芯片。公开号为cn105489721a的专利公开了一种含有反射层的led倒装芯片,提供了一种外围包覆折射层/反射层结构,在正常倒装结构基础上,在芯片间距位置增加包覆性的折射层/反射层,从而提高出光比例,该专利因在引线电极后增加反射/折射层,制作成本较高,且制程繁琐。
技术实现要素:
本发明提供一种led倒装芯片及其制造方法,可以获得更好的出光效果,且制程简单,有效降低了成本。
为了达到上述目的,本发明提供一种led倒装芯片制造方法,包含以下步骤:
步骤s1、制备外延层;
步骤s2、采用激光划片和化学侧壁腐蚀方式形成沟壑凹槽侧壁结构;
步骤s3、在相邻的沟壑凹槽侧壁结构之间刻蚀形成n区沟槽结构,n区沟槽结构作为n区,n区沟槽结构两侧的外延层作为p区;
步骤s4、在p区外延层上生成ito导电层;
步骤s5、在p区ito导电层上生成反射层;
步骤s6、在p区反射层上生成钝化层,在n区沟槽结构底部生成钝化层;
步骤s7、生成覆盖钝化层、沟壑凹槽和n区沟槽的反射结构/折射结构;
步骤s8、在p区反射结构/折射结构上形成p电极,在n区反射结构/折射结构上形成n电极;
步骤s9、采用背裂方式从沟壑凹槽侧壁结构处将晶圆分离,形成梯形倒装芯片结构。
所述的步骤s1中,制备外延层的方法具体包含以下步骤:
步骤s1.1、在蓝宝石衬底上生长n-gan层;
步骤s1.2、在n-gan层上生长多量子阱层;
步骤s1.3、在多量子阱层上生长p-gan层。
所述的步骤s2中,形成沟壑凹槽侧壁结构的方法具体包含以下步骤:
步骤s2.1、在外延层上生长sio2层;
步骤s2.2、在sio2层上进行激光划片,形成多个浅凹槽,浅凹槽的深度到达外延层;
步骤s2.3、采用湿法侧壁腐蚀方法对浅凹槽进行蚀刻,形成沟壑凹槽;
步骤s2.4、去除sio2层。
所述的步骤s7中,若反射结构/折射结构采用反射结构,则反射结构采用al/ag的高反射率金属层,若反射结构/折射结构采用折射结构,则折射结构采用al2o3和ti3o5交替的布拉格结构。
所述的步骤s8中,形成p电极和n电极的方法具体包含以下步骤:
步骤s8.1、刻蚀形成p电极孔和n电极孔;
对p区的反射结构/折射结构进行刻蚀,形成p电极孔;
对n区的反射结构/折射结构和钝化层进行刻蚀,形成n电极孔;
步骤s8.2、在p区反射结构/折射结构上和p电极孔内沉积形成p电极,在n区反射结构/折射结构上和n电极孔内沉积形成n电极。
所述的步骤s9中,芯片分离的方法具体包含以下步骤:
步骤s9.1、对蓝宝石衬底进行减薄;
步骤s9.2、采用激光在晶圆背面与沟壑凹槽侧壁结构对应的位置进行背裂,将晶圆裂开形成梯形倒装芯片结构。
本发明还提供一种led倒装芯片,包含:
外延层;
倾斜侧壁结构,其位于外延层两侧;
n区沟槽结构,其位于外延层中,n区沟槽结构作为n区,n区沟槽结构两侧的外延层作为p区;
ito导电层,其位于p区外延层上;
反射层,其覆盖p区ito导电层的表面;
第一钝化层,其覆盖p区反射层的表面;
第二钝化层,其位于n区沟槽结构底部,第二钝化层中具有n电极孔;
反射结构/折射结构,其覆盖n区沟槽结构的侧壁和倾斜侧壁结构,且位于第一钝化层和第二钝化层的顶部,位于第一钝化层顶部的反射结构/折射结构中具有p电极孔,位于第二钝化层顶部的反射结构/折射结构中具有n电极孔;
p电极,其位于p电极孔内并覆盖p区反射结构/折射结构顶部;
n电极,其位于n电极孔内并覆盖n区反射结构/折射结构顶部。
所述的外延层包含:
蓝宝石衬底;
n-gan层,其位于蓝宝石衬底上;
多量子阱层,其位于n-gan层上;
p-gan层,其位于多量子阱层上。
若反射结构/折射结构采用反射结构,则反射结构采用al/ag的高反射率金属层,若反射结构/折射结构采用折射结构,则折射结构采用al2o3和ti3o5交替的布拉格结构。
本发明通过激光划片、化学侧壁腐蚀方式和背裂的方式制备侧壁为倒梯形状的led倒装结构,将传统制程中钝化层上层的sio2保护层替换为dbr反射结构/折射结构,并将反射结构/折射结构覆盖到芯片侧壁,可以获得更好的出光效果,且制程简单,有效降低了成本。
附图说明
图1是本发明提供的一种led倒装芯片及其制造方法
图2是外延层的制备示意图。
图3~图6是沟壑凹槽侧壁结构的制备示意图。
图7是n区沟槽结构的制备示意图。
图8是ito导电层、反射层、钝化层、反射结构/折射结构和电极的制备示意图。
图9是背裂芯片的示意图。
图10是本发明提供的一种led倒装芯片的结构示意图。
具体实施方式
以下根据图1~图10,具体说明本发明的较佳实施例。
如图1所示,本发明提供一种led倒装芯片制造方法,包含以下步骤:
步骤s1、制备外延层;
步骤s2、采用激光划片和化学侧壁腐蚀方式形成沟壑凹槽侧壁结构;
步骤s3、在相邻的沟壑凹槽侧壁结构之间刻蚀形成n区沟槽结构,n区沟槽结构作为n区,n区沟槽结构两侧的外延层作为p区;
步骤s4、在p区外延层上生成ito导电层;
步骤s5、在p区ito导电层上生成反射层(ref);
步骤s6、在p区反射层上生成钝化层,在n区沟槽结构底部生成钝化层;
步骤s7、生成覆盖钝化层、沟壑凹槽和n区沟槽的反射结构/折射结构(dbr);
步骤s8、在p区反射结构/折射结构上形成p电极,在n区反射结构/折射结构上形成n电极;
步骤s9、采用背裂方式从沟壑凹槽侧壁结构处将晶圆分离,形成梯形倒装芯片结构。
如图2所示,所述的步骤s1中,制备外延层的方法具体包含以下步骤:
步骤s1.1、在蓝宝石衬底上生长n-gan层;
本实施例中,n-gan层的厚度约为6um;
步骤s1.2、在n-gan层上生长多量子阱(mqw)层;
本实施例中,多量子阱层的厚度约为1000å;
步骤s1.3、在多量子阱层上生长p-gan层;
本实施例中,p-gan层的厚度约为2000å。
如图3~图6所示,所述的步骤s2中,形成沟壑凹槽侧壁结构的方法具体包含以下步骤:
步骤s2.1、在p-gan层上生长sio2层(如图3所示);
本实施例中,采用气相沉积方式生长sio2层,sio2层的厚度约为600å;
步骤s2.2、在sio2层上进行激光划片,形成多个浅凹槽(如图4所示);
浅凹槽的深度到达外延层,本实施例中,浅凹槽的深度约为3200å;
步骤s2.3、采用湿法侧壁腐蚀方法对浅凹槽进行蚀刻,形成沟壑凹槽(如图5所示);
本实施例中,沟壑凹槽的深度约为5um,沟壑凹槽侧壁的角度大于30°,且小于90°;
所述的湿法侧壁腐蚀采用h2so4和h3po4混酸,温度控制在150℃-180℃,每分钟晃动10次左右,以形成较好的v字型沟壑凹槽侧壁结构;
步骤s2.4、去除sio2层(如图6所示);
本实施例中,采用湿法腐蚀方法去除sio2层。
如图7所示,所述的步骤s3中,通过匀胶、光刻、显影等方式形成裸露的n区,再通过干法刻蚀方式刻蚀出n区沟槽结构,本实施例中,n区沟槽结构的深度为12000å。
如图8所示,所述的步骤s4中,本实施例中,采用蒸镀或溅射方式在p-gan层上生成ito导电层,ito导电层厚度为400å,材料优选氧化铟锡等透明导电材质。
如图8所示,所述的步骤s5中,本实施例中,采用蒸镀或溅射方式在ito导电层上生成反射层,反射层的厚度为400å,反射层完全覆盖ito导电层,反射层的材料优选ag等金属。
如图8所示,所述的步骤s6中,本实施例中,采用蒸镀或溅射方式生成钝化层,钝化层的厚度为800å,钝化层完全覆盖反射层,钝化层的材料优选氮化硅等。
如图8所示,所述的步骤s7中,采用沉积方式生成折射结构或者反射结构,该折射结构或者反射结构覆盖钝化层表面、沟壑凹槽侧壁和n区沟槽的侧壁,本实施例中,采用折射结构,该折射结构采用al2o3和ti3o5交替生长的布拉格结构,厚度约为2um,采用布拉格结构代替原有的sio2保护层,对侧壁的包覆性更强,图中m是沟壑凹槽的深度。在其他实施例中,若采用反射结构,所述的反射结构采用al/ag的高反射率金属层。采用沉积方式生长反射结构或折射结构,,反射结构或折射结构会均匀附着在钝化层和沟槽侧壁表面,且侧壁成型时,反射结构或折射结构会依附侧壁形状和角度沉积,于是在沟壑凹槽侧壁形成倾斜v状结构。
如图8所示,所述的步骤s8中,形成p电极和n电极(厚度约为15000埃)的方法具体包含以下步骤:
步骤s8.1、刻蚀形成p电极孔和n电极孔;
对p区的反射结构/折射结构进行刻蚀,形成p电极孔;
对n区的反射结构/折射结构和钝化层进行刻蚀,形成n电极孔;
步骤s8.2、在p区反射结构/折射结构上和p电极孔内沉积形成p电极(p-pad),在n区反射结构/折射结构上和n电极孔内沉积形成n电极(n-pad);
所述的p电极和n电极的材料采用cr/al/cr/pt/au结构。
如图9所示,所述的步骤s9中,芯片分离的方法具体包含以下步骤:
步骤s9.1、对蓝宝石衬底进行减薄();
本实施例中,采用研磨方式对衬底进行减薄;
步骤s9.2、采用激光在晶圆背面与沟壑凹槽侧壁结构对应的位置进行背裂,将晶圆裂开形成梯形倒装芯片结构;
其中,n区是芯片内部发光区域,沟壑凹槽是芯片间隔区,芯片四周为梯形状的反射结构/折射结构。
如图10所示,本发明还提供一种led倒装芯片,包含:
外延层;
倾斜侧壁结构2,其位于外延层两侧,倾斜侧壁结构2的深度m约为5um,角度为60°;
n区沟槽结构3,其位于外延层中,n区沟槽结构3作为n区,n区沟槽结构3两侧的外延层作为p区,n区沟槽结构3的深度为12000å;
ito导电层4,其位于p区外延层上,ito导电层4的厚度为400å,材料优选氧化铟锡等透明导电材质;
反射层5,其覆盖p区ito导电层4的表面,反射层的材料优选ag等金属;
第一钝化层601,其覆盖p区反射层5的表面,钝化层的材料优选氮化硅等;
第二钝化层602,其位于n区沟槽结构3底部,第二钝化层602中具有n电极孔,钝化层的材料优选氮化硅等;
反射结构/折射结构7,其覆盖n区沟槽结构3的侧壁和倾斜侧壁结构2,且位于第一钝化层601和第二钝化层602的顶部,位于第一钝化层601顶部的反射结构/折射结构7中具有p电极孔,位于第二钝化层602顶部的反射结构/折射结构7中具有n电极孔,图中n是反射结构/折射结构形成的避免出光的区域的厚度;
p电极8,其位于p电极孔内并覆盖p区反射结构/折射结构顶部;
n电极9,其位于n电极孔内并覆盖n区反射结构/折射结构顶部。
所述的外延层包含:
蓝宝石衬底101,厚度约为430um;
n-gan层102,其位于蓝宝石衬底101上,厚度约为6um;
多量子阱(mqw)层103,其位于n-gan层102上,厚度约为1000å;
p-gan层104,其位于多量子阱层103上,厚度约为2000å。
n区是芯片内部发光区域,沟壑凹槽是芯片间隔区,芯片四周为梯形状的反射结构/折射结构。
本实施例中,采用折射结构,该折射结构采用al2o3和ti3o5交替生长的布拉格结构,厚度约为2um(若采用反射结构,则替换折射结构)。
本发明通过激光划片、化学侧壁腐蚀方式和背裂的方式制备侧壁为倒梯形状的led倒装结构,将传统制程中钝化层上层的sio2保护层替换为dbr反射结构/折射结构,并将反射结构/折射结构覆盖到芯片侧壁,可以获得更好的出光效果,且制程简单,有效降低了成本。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍,但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后,对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此,本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。