阅读说明：本技术 一种倒装led芯片及其制备方法 (Flip LED chip and preparation method thereof ) 是由 仇美懿 庄家铭 李进 于 2019-10-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种倒装LED芯片,其包括：倒装LED芯片本体,包括第一电极和第二电极；设于所述倒装LED芯片本体上的钝化保护层；和设于所述钝化保护层上的第一焊盘和第二焊盘,第一焊盘与所述第一电极连接,第二焊盘与所述第二电极连接；其中,在所述钝化保护层上设有排气槽,所述排气槽围绕第一电极和第二电极设置。本发明围绕倒装LED芯片电极设计了排气槽,其能够使得电极凹孔中封闭的气泡容易排出,改善了电极与焊盘的接触,从而增加LED可靠性。(The invention discloses a flip LED chip, which comprises: a flip-chip LED chip body comprising a first electrode and a second electrode; the passivation protective layer is arranged on the flip LED chip body; the first bonding pad and the second bonding pad are arranged on the passivation protective layer, the first bonding pad is connected with the first electrode, and the second bonding pad is connected with the second electrode; and the passivation protective layer is provided with an exhaust groove which is arranged around the first electrode and the second electrode. The invention designs the exhaust groove around the electrode of the flip LED chip, which can easily exhaust the bubbles sealed in the concave hole of the electrode, and improves the contact between the electrode and the bonding pad, thereby increasing the reliability of the LED.)

一种倒装LED芯片及其制备方法

技术领域

本发明涉及光电子制造技术领域，尤其涉及一种倒装LED芯片及其制备方法。

背景技术

倒装LED芯片是一种新型LED芯片，其散热性能和光效都比普通正装LED芯片优异。倒装LED芯片的封装于传统正装LED芯片相差较大，实现有效的实现封装是倒装LED芯片产业化的关键内容。现有的芯片设计中，要对外延层以及DBR层挖孔，会导致电极表面凹凸不平，在使用锡膏将电极与焊盘焊接后，进行回流焊测试时，通入电流，预热电极凹槽处产生气泡无法排出，容易出现封装失效。

另一方面，为了提升倒装LED芯片的光效，往往在LED芯片表面制作电流扩展条，电流扩展条也通过挖孔与半导体层形成连接；也会进一步加重上述凹凸不平的现象，导致封装不良。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种倒装LED芯片，其焊接牢固，易于封装，可靠度高。

相应的，本发明还提供一种上述倒装LED芯片的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种倒装LED芯片，其包括：

倒装LED芯片本体，包括第一电极和第二电极；

设于所述倒装LED芯片本体上的钝化保护层；和

设于所述钝化保护层上的第一焊盘和第二焊盘，第一焊盘与所述第一电极连接，第二焊盘与所述第二电极连接；

其中，在所述钝化保护层上设有排气槽，所述排气槽围绕第一电极和/或第二电极设置。

作为上述技术方案的改进，所述排气槽距离所述第一电极/第二电极的距离为5～10μm。

作为上述技术方案的改进，所述排气槽的深度为0.8～1.6μm。

作为上述技术方案的改进，所述排气槽横截面呈方形、锥形、椭圆形或半圆形。

作为上述技术方案的改进，所述倒装LED芯片本体包括：

衬底；

设于所述衬底上的外延层，所述外延层依次包括第一半导体层、发光层和第二半导体层；

设于所述第二半导体层上的透明导电层；

设于所述透明导电层上的复合反射层；

第一电极和第二电极；

其中，所述第一电极通过设于所述外延层并贯穿至第一半导体层的多个第一孔洞与所述第一半导体层连接；所述第二电极通过贯穿复合反射层的多个第二孔洞与所述透明导电层连接。

作为上述技术方案的改进，所述倒装LED芯片本体还包括电流阻挡层、第一电流扩展条和第二电流扩展条；

其中，所述第一电流扩展条与所述第一电极连接，并通过设于外延层的第三孔洞与所述第一半导体层连接；

所述第二电流扩展条与所述第二电极连接，并通过设于所述复合反射层的第四孔洞与所述透明导电层连接；

所述电流阻挡层设于所述透明导电层与所述第二半导体层之间。

作为上述技术方案的改进，所述第一孔洞和第二孔洞的宽度为3～10μm。

作为上述技术方案的改进，所述第一孔洞和第三孔洞靠近所述外延层的边缘设置，所述第二孔洞和第四孔洞靠近所述复合反射层的边缘设置。

相应的，本发明还提供了一种上述倒装LED芯片的制备方法，其包括：

(1)制备倒装LED芯片本体；

(2)在所述LED芯片本体表面形成钝化保护层；

(3)对所述钝化保护层进行光刻刻蚀，形成排气槽；

(4)在所述钝化保护层上形成第一焊盘和第二焊盘；即得到倒装LED芯片成品。

作为上述技术方案的改进，所述倒装LED芯片本体的制备方法包括：

(1)提供一衬底；

(2)在所述衬底上形成外延层；所述外延层包括第一半导体层、发光层和第二半导体层；

(3)对所述外延层进行光刻刻蚀，形成多个第一孔洞，所述第一孔洞贯穿至第一半导体层；

(4)在所述外延层上形成透明导电层；

(5)在所述透明导电层上形成复合反射层；

(6)对所述复合反射层进行光刻刻蚀，形成多个第二孔洞；

(7)形成第一电极和第二电极，得到倒装LED芯片本体；其中，第一电极通过第一孔洞与所述第一半导体连接，第二电极通过第二孔洞与透明导电层连接。

实施本发明，具有如下有益效果：

本发明围绕倒装LED芯片电极设计了排气槽，其能够使得电极凹孔中封闭的气泡容易排出，改善了电极与焊盘的接触，从而增加LED可靠性。同时，本发明中的倒装LED芯片设置了电流扩展条，促进了电流的均匀分布，提升了光效。

附图说明

图1是本发明一实施例中倒装LED芯片的结构示意图；

图2是图1中A-A方向的剖面图；

图3是图1中B-B方向的剖面图；

图4是本发明一实施例中倒装LED芯片本体的结构示意图；

图5是图4中A-A方向的剖面图；

图6是图4中B-B方向的剖面图；

图7是本发明一种倒装LED芯片的制备方法流程图；

图8是本发明倒装LED芯片本体的制备方法流程图；

图9是倒装LED芯片本体制备步骤S3后LED芯片的结构示意图；

图10是图9中A-A方向的剖面图；

图11是图9中B-B方向的剖面图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。

参见图1、图2和图3，本发明提供一种倒装LED芯片，包括倒装LED芯片本体1，其包括第一电极11和第二电极12；倒装芯片本体1表面设有钝化保护层2，在钝化保护层2上设有第一焊盘3和第二焊盘4；第一焊盘3和第二焊盘4通过设于钝化保护层2的孔洞21/22与倒装LED芯片本体中的第一电极3和第二电极4形成电连接。其中，在钝化保护层2上设有排气槽23，其围绕第一电极11和/或第二电极12设置。排气槽23能够使得电极凹孔中封闭的气泡容易排出，改善了电极与焊盘的接触，从而增加LED可靠性。

其中，排气槽23与第一电极11/第二电极12之间的距离为5～10μm；具体的，可为5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm，但不限于此。优选的，距离为7～10μm。

具体的，排气槽23的深度为0.8～1.6μm；当排气槽23深度＜0.8μm时，难以起到排气的作用，同时，也会造成LED芯片电压升高，光效下降。当其深度＞1.6μm时，会提升LED芯片的电压，造成光效下降。

具体的，排气槽23在其长度方向上的形状为直线，螺旋线、圆弧线、椭圆线等等；优选的，在本实施例之中，排气槽23为直线，其易于加工。具体的，排气槽23的横截面呈方形、锥形、椭圆形或半圆形；优选的，呈方形。

具体的，参见图4～图6所示，在本实施例之中，倒装LED芯片本体1包括衬底13，依次设于衬底13上的外延层14、透明导电层15、复合反射层16、第一电极11和第二电极12。其中，外延层14包括第一半导体层141、发光层142和第二半导体层143。第一电极11通过设于外延层14并贯穿至第一半导体层141的多个第一孔洞144与第一半导体层141形成电连接；第二电极12通过设于复合反射层16的第二孔洞161与透明导电层15形成电连接。

具体的，在本实施例之中，第一电极11通过2个第一孔洞144与第一半导体层形成电连接；较少数量的第一孔洞144可减少第一电极11表面的凹凸不平，减少焊接过程中气体的积累。进一步的，将第一孔洞144靠近外延层14的边缘设置，使得焊接过程中积累的气体易于排出。需要说明的是，减少第一孔洞144的数量也会弱化第一电极11与第一半导体层141之间的欧姆接触，降低光效，为了解决此问题，将第一孔洞144的宽度设置为3～10μm，优选的，设置为5～10μm(普通的孔洞在2～8μm)。

具体的，在本实施例之中，第二电极12通过2个第二孔洞161与透明导电层15形成电连接，即与第二半导体层143形成电连接。较少数量的第二孔洞161可减少第二电极12表面的凹凸不平，减少焊接过程中气体的积累。进一步的，将第二孔洞161靠近复合反射层16的边缘设置，使得焊接过程中积累的气体易于排出。需要说明的是，减少第二孔洞161的数量也会弱化第二电极12与第二半导体层143之间的欧姆接触，降低光效，为了解决此问题，将第二孔洞161的宽度设置为3～10μm，优选的，设置为5～10μm(普通的孔洞在2～8μm)。

进一步的，为了提升LED芯片的光效，还设置了电流阻挡层17、第一电流扩展条18和第二电流扩展条19。其中，第一电流扩展条18与第一电极11连接，并通过设置在外延层14的第三孔洞145与第一半导体层141电连接；其可促进电流均匀分布，提升光效。第二电流扩展条19与第二电极12连接，并通过设置在复合反射层16上的第四孔洞162与透明导电层15电连接。具体的，在本实施例之中，LED芯片结构包括1条第一电流扩展条和1条第二电流扩展条，但不限于此。

具体的，电流阻挡层1设置在透明导电层15与第二半导体层143之间，并与第二电极12和第二电流扩展条19的位置相对应，其能进一步促进电流的均匀扩散，提升LED芯片的光效。

相应的，参见图7，本发明还公开了一种上述倒装LED芯片的制备方法，其包括：

S100：制备倒装LED芯片本体；

S200：在LED芯片本体表面形成钝化保护层；

S300：对所述钝化保护层进行光刻刻蚀，形成排气槽；

具体的，先采用黄光工艺对钝化保护层进行开图；然后采用干法蚀刻或湿法蚀刻工艺刻蚀，得到排气槽。

S400：在钝化保护层上形成第一焊盘和第二焊盘；即得到倒装LED芯片成品。

其中，第一焊盘和第二焊盘的材质选用AuSn，但不限于此。

参见图8，本发明还公开了一种倒装LED芯片本体的制备方法，其包括：

S1：提供一衬底；

其中，衬底选用蓝宝石、SiC或尖晶石，但不限于此；

S2：在衬底上形成外延层；

其中，外延层包括第一半导体层、发光层和第二半导体层；具体的，外延层为GaN基半导体层，即第一半导体层141为N-GaN层，第二半导体层143为P-GaN层；但不限于此。

S3：对外延层进行光刻刻蚀，形成多个第一孔洞；

优选的，该步骤还包括在形成第一孔洞的同时形成第三孔洞。

具体的，参见图9～图11；通过光刻刻蚀工艺在外延层上形成多个均匀分布的第一孔洞144和第三孔洞145；第一孔洞144和第二孔洞145贯穿至第一半导体层141。第一孔洞144和第二孔洞145尽量靠近外延层14的边缘设置，使得焊接过程中积累的气体易于排出。

具体的，在本实施例之中，在外延层14上设有2个第一孔洞144，其宽度为3～10μm。这种第一孔洞不仅能够实现第一电极11与第一半导体层141的良好欧姆接触，也能够一定程度降低深刻蚀造成的第一电极表面不平程度。

S4：在外延层上形成透明导电层；

具体的，在外延层上形成透明导电层，然后对透明导电层进行光刻刻蚀，暴露出第一孔洞；并将第一孔洞侧壁和底部的透明导电层去除。

其中，透明导电层15可为ITO层、AZO层、GZO层等，但不限于此。优选的，在本实施例之中，透明导电层15为ITO层，其透光率较高，可有效降低光的损失；且ITO层电阻小，有利于电流扩展，防止电流拥堵现象，提升量子效率。

S5：在透明导电层上形成复合反射层；

其中，复合发射层16为DBR层，但不限于此。

S6：对所述复合反射层进行光刻刻蚀，形成多个第二孔洞；

优选的，该步骤还包括在形成第二孔洞的同时形成第四孔洞。

具体的，通过光刻刻蚀工艺在复合反射层上形成多个均匀分布的第二孔洞161和第四孔洞162；第三孔洞161和第四孔洞162贯穿至透明导电层15。第三孔洞161和第四孔洞162尽量靠近复合反射层16的边缘设置，使得焊接过程中积累的气体易于排出。

S7：形成第一电极和第二电极，得到倒装LED芯片本体；

具体的，采用电子束蒸镀、热蒸镀或磁控溅射工艺形成第一电极11和第二电极12。

具体的，在本发明中，第一电极11和第二电极12依次包括第一Cr层，第一Al层、第二Cr层、第二Al层、Ti层、和Pt层。上述结构的第一电极能在通过第三小孔19连接。上述结构的第一电极11能够在小孔接触的接触上仍然与第一半导体层保持良好的欧姆接触，确保LED芯片的优良性能。

以上所述是发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。