倒裝led芯片及其制作方法

倒裝led芯片及其制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種倒裝LED芯片及其制作方法，在發明提供的倒裝LED芯片中，通過合理設計LED襯底結構、層疊外延磊晶結構、阻擋層和電極，以及LED襯底結構、層疊外延磊晶結構、阻擋層和電極的搭配關系，在提高倒裝LED芯片的發光亮度的同時，提高了其軸向發光亮度；同時，所采用的LED襯底結構還能更好地提高倒裝LED芯片外延的晶體質量和倒裝LED芯片的抗擊穿能力，也更有利于倒裝LED芯片性能和可靠性的提高；再者，在正裝LED芯片中設置了二元阻擋層，所述二元阻擋層在提高發光亮度和發光均勻性的同時能夠更好地控制倒裝LED芯片內部光的傳播方向。此外，本發明所提供的倒裝LED芯片的制作方法，工藝簡單、可操作性強，適于大規模商業化生產，符合倒裝LED芯片未來發展之路。
【專利說明】倒裝[￡0芯片及其制作方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體光電芯片制造【技術領域】，特別涉及一種倒裝[￡0芯片及其制作方法。

【背景技術】
[0002]隨著人們生活水平的提高，環保意識的增強，對家居環境、休閑和舒適度追求的不斷提高。燈具燈飾也逐漸由單純的照明功能轉向裝飾和照明共存的局面，具有照明和裝飾雙重優勢的固態冷光源[￡0取代傳統光源進入人們的日常生活成為必然之勢。
[0003]基[￡0自從20世紀90年代初商業化以來，經過二十幾年的發展，其結構已趨于成熟和完善，已能夠滿足人們現階段對燈具裝飾的需求；但要完全取代傳統光源進入照明領域，發光亮度的提高卻是120行業科研工作者永無止境的追求。在內量子效率(已接近100% )可提高的空間有限的前提下，120行業的科研工作者把目光轉向了外量子效率，提出了可提高光提取率的多種技術方案和方法，例如圖形化襯底技術、側壁粗化技術、08尺技術、優化電極結構、在襯底或透明導電膜上制作二維光子晶體等。其中圖形化襯底技術最具成效，尤其是2010年以來，在政府各種政策的激勵和推動下，無論是錐狀結構的干法圖形化襯底技術還是金字塔形狀的濕法圖形化襯底技術都得到了飛速的發展，其工藝已經非常成熟，并于2012年完全取代了平襯底，成為[￡0芯片的主流襯底，使[￡0的晶體結構和發光亮度都得到了革命性的提高。
[0004]圖形化襯底技術是利用圖形將從發光區射向襯底的光通過不同面反射回去，提高光的逸出概率，提高芯片的出光效率。但是，對于倒裝芯片而言，就不需要將光反射回去，而是需要盡可能多的光透射穿過襯底。
[0005]相比正裝120芯片，倒裝芯片可以解決散熱難的問題，商業化的120芯片大多生長在藍寶石襯底上，然后將其固定在封裝支架上，這樣的[￡0芯片主要通過傳導散熱，而藍寶石襯底由于較厚，所以熱量難于導出，熱量聚集在芯片會影響芯片可靠性，增加光衰和減少芯片壽命；解決光效低的問題，電極擋光，會減少芯片的出光，電流擁擠會增加芯片的電壓，這些都會降低芯片的光效；解決封裝復雜的問題，單個1^0芯片的電壓為3乂左右，因此需要變壓或者將將其串聯，這些都增加了封裝和應用的難度，工藝難度加大，使整個芯片的可靠性變差。
[0006]有如此之多優勢的倒裝結構將成為未來能大幅提高[￡0發光亮度的最有前途的&^基120的結構，然而倒裝結構的120芯片是在~面(也即反面)出光的，由于藍寶石的折射率低于氮化鎵的折射率，所以外延層射出來的光會在藍寶石和襯底界面上發生反射，導致較多的光不能出來，減少出光效率，為了解決這一問題，有必要設計一種圖形化襯底，減少從外延層射向襯底的光的反射，增加其透射，提高出光效率。


【發明內容】

[0007]本發明的目的在于提供一種倒裝120芯片及其制作方法，以解決現有的倒裝…!)芯片出光效率較低的問題。
[0008]為解決上述技術問題，本發明提供一種倒裝LED芯片，所述倒裝LED芯片包括:正裝LED芯片及LED基板，其中，
[0009]所述正裝LED芯片包括:LED襯底結構；所述LED襯底結構表面形成有層疊外延磊晶結構，所述層疊外延磊晶結構包括多個間隔排布的第一區域及第二區域，所述第一區域通過溝槽與所述第二區域隔離；所述第一區域表面形成有二元阻擋層，所述溝槽側壁表面形成有保護層；所述第一區域及第二區域表面均形成有第一電極，所述溝槽中形成有第二電極；
[0010]所述LED基板包括:多個間隔排布的第一基板及第二基板，所述第一基板與第二基板絕緣，多個第一基板間電連接，多個第二基板間電連接；
[0011 ] 所述第一基板與第一電極連接，所述第二基板與第二電極連接。
[0012]可選的，在所述的倒裝LED芯片中，所述層疊外延磊晶結構包括形成于LED襯底結構表面的N型外延層、形成于所述N型外延層表面的有源層以及形成于所述有源層表面的P型外延層。
[0013]可選的，在所述的倒裝LED芯片中，所述LED襯底結構包括:襯底；形成于所述襯底中的多個第一GaN結構；形成于多個第一GaN結構上的多個第二GaN結構；形成于所述襯底表面的多個第三GaN結構，所述多個第三GaN結構與所述多個第二 GaN結構間隔排布；以及覆蓋所述多個第二 GaN結構及多個第三GaN結構的AlGaN層；其中，每個第一 GaN結構及每個第二 GaN結構的材料均為多晶GaN，每個第三GaN結構的材料為單晶GaN。
[0014]可選的，在所述的倒裝LED芯片中，每個第一 GaN結構的剖面形狀為三角形或者倒梯形。
[0015]可選的，在所述的倒裝LED芯片中，每個第一 GaN結構的剖面形狀為倒等腰三角形或者倒等腰梯形。
[0016]可選的，在所述的倒裝LED芯片中，每個第二 GaN結構的剖面形狀為倒梯形，每個第三GaN結構的剖面形狀為正梯形。
[0017]可選的，在所述的倒裝LED芯片中，多個第一 GaN結構、多個第二 GaN結構及多個第三GaN結構均呈周期性陣列排布。
[0018]可選的，在所述的倒裝LED芯片中，多個第二 GaN結構的頂面與多個第三GaN結構的頂面齊平。
[0019]可選的，在所述的倒裝LED芯片中，所述AlGaN層的截面寬度與所述襯底的截面寬度相同。
[0020]可選的，在所述的倒裝LED芯片中，所述第一區域與所述第二 GaN結構正對，所述第二區域與所述第三GaN結構正對。
[0021]可選的，在所述的倒裝LED芯片中，所述溝槽貫穿所述P型外延層、有源層及部分厚度的N型外延層。
[0022]可選的，在所述的倒裝LED芯片中，所述二元阻擋層及保護層的材料均為二氧化娃。
[0023]可選的，在所述的倒裝LED芯片中，所述第一電極及第二電極的材料均為鉻、鈦、鋁、鎳、銀及金中的三種以上材料的組合。
[0024]可選的，在所述的倒裝[￡0芯片中，所述？型外延層與第一電極之間形成有擴展電極。
[0025]可選的，在所述的倒裝[￡0芯片中，所述擴展電極的材料為I丁0。
[0026]本發明還提供一種倒裝[￡0芯片的制作方法，包括:
[0027]制作正裝[￡0芯片，包括:
[0028]制作[￡0襯底結構；
[0029]在所述[￡0襯底結構表面形成層疊外延磊晶結構，所述層疊外延磊晶結構包括多個間隔排布的第一區域及第二區域，所述第一區域通過溝槽與所述第二區域隔離；
[0030]在所述第一區域表面形成二元阻擋層，在所述溝槽側壁表面形成保護層；
[0031]在所述第一區域及第二區域表面均形成第一電極，在所述溝槽中形成第二電極；
[0032]制作[￡0基板，包括:
[0033]形成多個間隔排布的第一基板及第二基板，所述第一基板與第二基板絕緣；
[0034]將多個第一基板間電連接，多個第二基板間電連接；
[0035]將正裝[￡0芯片與[￡0基板連接，包括:
[0036]將所述第一基板與第一電極連接，所述第二基板與第二電極連接。
[0037]可選的，在所述的倒裝[￡0芯片的制作方法中，在所述[￡0襯底結構表面形成層疊外延II晶結構包括:
[0038]在所述[￡0襯底結構表面形成X型外延層；
[0039]在所述X型外延層表面形成有源層；
[0040]在所述有源層表面形成？型外延層；
[0041]刻蝕所述？型外延層、有源層及部分厚度的~型外延層，形成多個間隔排布的第一區域及第二區域，所述第一區域通過溝槽與所述第二區域隔離。
[0042]可選的，在所述的倒裝120芯片的制作方法中，制作120襯底結構包括:
[0043]提供襯底；
[0044]在所述襯底中形成多個凹槽；
[0045]在每個凹槽中形成一第一結構；
[0046]在每個第一結構上形成一第二結構，在襯底表面形成多個第三結構，所述多個第三結構與多個第二結構間隔排布，其中，每個第一結構及每個第二6^結構的材料均為多晶每個第三結構的材料為單晶；
[0047]形成八層，所述八層覆蓋所述多個第二結構及多個第三結構。
[0048]可選的，在所述的倒裝120芯片的制作方法中，在所述襯底中形成多個凹槽包括:
[0049]在所述襯底上形成掩膜層；
[0050]在所述掩膜層中形成多個開口，露出部分襯底；
[0051]刻蝕露出的部分襯底，形成多個凹槽。
[0052]可選的，在所述的倒裝120芯片的制作方法中，所述掩膜層的材料為二氧化硅、氮化硅及氮氧化硅中的至少一種。
[0053]可選的，在所述的倒裝120芯片的制作方法中，通過濕法腐蝕工藝刻蝕露出的部分襯底，形成多個凹槽。
[0054]可選的，在所述的倒裝[￡0芯片的制作方法中，所述濕法腐蝕工藝的腐蝕液為硫酸和磷酸的混合液，在混合液中，硫酸和磷酸的體積比為3:1?10:1 ;所述濕法腐蝕工藝的溫度為200°C?300°C ;所述濕法腐蝕工藝的工藝時間為I分鐘?60分鐘。
[0055]可選的，在所述的倒裝LED芯片的制作方法中，在每個凹槽中形成一第一 GaN結構包括:
[0056]在每個凹槽中沉積GaN材料，以形成第一 GaN結構；
[0057]去除剩余的掩膜層。
[0058]可選的，在所述的倒裝LED芯片的制作方法中，通過MOCVD工藝在每個凹槽中沉積GaN材料。
[0059]可選的，在所述的倒裝LED芯片的制作方法中，通過濕法腐蝕工藝去除剩余的掩膜層。
[0060]可選的，在所述的倒裝LED芯片的制作方法中，所述濕法腐蝕工藝的腐蝕液為氫氟酸或者BOE。
[0061]可選的，在所述的倒裝LED芯片的制作方法中，在每個第一 GaN結構上形成一第二GaN結構，在襯底表面形成多個第三GaN結構，所述多個第三GaN結構與多個第二 GaN結構間隔排布包括:
[0062]通過MOCVD工藝沉積GaN材料，以在每個第一 GaN結構上形成一第二 GaN結構，在襯底表面形成多個第三GaN結構，所述多個第三GaN結構與多個第二 GaN結構間隔排布。
[0063]可選的，在所述的倒裝LED芯片的制作方法中，將所述第一基板與第一電極連接，所述第二基板與第二電極連接之后，還包括:
[0064]將所述襯底減薄。
[0065]可選的，在所述的倒裝LED芯片的制作方法中，在所述第一區域表面形成二元阻擋層，在所述溝槽側壁表面形成保護層包括:
[0066]在所述第一區域、第二區域及溝槽側壁表面形成二氧化硅層；
[0067]對所述二氧化硅層執行光刻及刻蝕工藝，以在所述第一區域表面形成二元阻擋層，在所述溝槽側壁表面形成保護層。
[0068]可選的，在所述的倒裝LED芯片的制作方法中，通過蒸發、濺射或者噴涂工藝在所述第一區域及第二區域表面均形成第一電極，在所述溝槽中形成第二電極。
[0069]首先，本發明提供的倒裝LED芯片，通過合理設計LED襯底結構、層疊外延磊晶結構、阻擋層和電極，以及LED襯底結構、層疊外延磊晶結構、阻擋層和電極的搭配關系，在提高倒裝LED芯片的發光亮度的同時，提高了其軸向發光亮度；
[0070]其次，本發明所提供的倒裝LED芯片所采用的LED襯底結構還能更好地提高倒裝LED芯片外延的晶體質量和倒裝LED芯片的抗擊穿能力，也更有利于倒裝LED芯片性能和可靠性的提尚;
[0071]最后，本發明在正裝LED芯片中設置了二元阻擋層，所述二元阻擋層在提高發光亮度和發光均勻性的同時能夠更好地控制倒裝LED芯片內部光的傳播方向。
[0072]此外，本發明所提供的倒裝LED芯片的制作方法，工藝簡單、可操作性強，適于大規模商業化生產，符合倒裝LED芯片未來發展之路。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0073]圖1?圖7是本發明一實施例的倒裝120芯片的制作方法中所形成的器件結構的示意圖；
[0074]圖8是本發明另一實施例的倒裝120芯片的制作方法中所使用的120襯底結構的示意圖。

【具體實施方式】
[0075]以下結合附圖和具體實施例對本發明提出的倒裝芯片及其制作方法作進一步詳細說明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
[0076]在本申請實施例中，所述倒裝[￡0芯片的制作方法主要包括:制作正裝[￡0芯片，制作[￡0基板，以及將正裝[￡0芯片與[￡0基板連接。具體的，
[0077]制作正裝[￡0芯片，包括:
[0078]制作[￡0襯底結構；
[0079]在所述[￡0襯底結構表面形成層疊外延磊晶結構，所述層疊外延磊晶結構包括多個間隔排布的第一區域及第二區域，所述第一區域通過溝槽與所述第二區域隔離；
[0080]在所述第一區域表面形成二元阻擋層，在所述溝槽側壁表面形成保護層；
[0081]在所述第一區域及第二區域表面均形成第一電極，在所述溝槽中形成第二電極；
[0082]制作[￡0基板，包括:
[0083]形成多個間隔排布的第一基板及第二基板，所述第一基板與第二基板絕緣；
[0084]將多個第一基板間電連接，多個第二基板間電連接；
[0085]將正裝[￡0芯片與[￡0基板連接，包括:
[0086]將所述第一基板與第一電極連接，所述第二基板與第二電極連接。
[0087]首先，請參考圖匕?111，其示出了 [￡0襯底結構的制作過程。
[0088]具體的，如圖1&所不，提供襯底10，優選的，所述襯底10為藍寶石襯底。
[0089]接著，在所述襯底10中形成多個凹槽，具體的，請參考圖化?圖1(1。
[0090]首先，如圖化所示，在所述襯底10上形成掩膜層11。優選的，所述掩膜層11的材料為二氧化硅、氮化硅及氮氧化硅中的至少一種。在本申請實施例中，所述掩膜層11可以通過蒸發工藝、濺射工藝、工藝或者工藝等工藝形成。
[0091]接著，如圖1(3所示，在所述掩膜層11中形成多個開口 12，露出部分襯底10。在此，通過光刻及刻蝕工藝，去除部分掩膜層11，從而在剩余的掩膜層11中形成多個開口 12。
[0092]接著，如圖1(1所示，刻蝕露出的部分襯底10，形成多個凹槽13。在本申請實施例中，多個凹槽13呈周期性陣列排布。優選的，通過濕法腐蝕工藝刻蝕露出的部分襯底10，形成多個凹槽13。具體的，所述濕法腐蝕工藝采用硫酸和磷酸的混合液，優選的，在混合液中，硫酸和磷酸的體積比為3:1?10:1。在本申請實施例中，所述濕法腐蝕工藝的溫度為2001?3001，所述濕法腐蝕工藝的工藝時間為1分鐘?60分鐘。
[0093]在本申請實施例中，所述凹槽13的剖面形狀為三角形，更具體的，所述凹槽13的剖面形狀為倒等腰三角形，即頂角位于底角的下方。
[0094]接著，如圖16所示，在每個凹槽13中形成一第一結構14，即形成多個第一結構14，其中，一第一 GaN結構14位于一凹槽13中。由此，多個第一 GaN結構14也呈周期性陣列排布。在本申請實施例中，通過在每個凹槽13中沉積GaN材料，從而形成第一 GaN結構14。在此，由于凹槽13為非平面，由此，在每個凹槽13中沉積GaN材料，所形成的第一GaN結構14的材料為多晶GaN。優選的，通過MOCVD工藝在每個凹槽13中沉積GaN材料。
[0095]同樣的，在本申請實施例中，所述第一 GaN結構14的剖面形狀也為三角形，更具體的，所述凹槽13的剖面形狀為倒等腰三角形。
[0096]在本申請實施例中，在形成第一 GaN結構14后，去除剩余的掩膜層11，請相應參考圖1f。優選的，通過濕法腐蝕工藝去除剩余的掩膜層11。其中，所述濕法腐蝕工藝的腐蝕液為氫氟酸或者BOE (緩沖氧化物刻蝕劑)。
[0097]接著，如圖1g所示，在每個第一 GaN結構14上形成一第二 GaN結構15，在襯底10表面形成多個第三GaN結構16，所述多個第三GaN結構16與多個第二 GaN結構15間隔排布，即一第三GaN結構16與一第二 GaN結構15相鄰排布。在此，即形成了多個第二 GaN結構15，其中，一第二 GaN結構15位于一第一 GaN結構14上。因此，多個第二 GaN結構15也呈周期性陣列排布，相應的，多個第三GaN結構16也呈周期性陣列排布。在本申請實施例中，所述第二 GaN結構15及第三GaN結構16均通過MOCVD工藝沉積GaN材料形成。其中，第二 GaN結構15由于是在多晶GaN材料的第一 GaN結構14上形成，因此，第二 GaN結構15的材料也為多晶GaN;而第三GaN結構16由于是在襯底10表面(即平面)形成，因此，第三GaN結構16的材料為單晶GaN。
[0098]由于GaN材料的生長特性，在本申請實施例中，所述第二 GaN結構15的剖面形狀為倒梯形；所述第三GaN結構16的剖面形狀為正梯形。進一步的，多個第二 GaN結構15的頂面與多個第三GaN結構16頂面齊平。
[0099]接著，如圖1h所示，形成AlGaN層17，所述AlGaN層17覆蓋所述多個第二 GaN結構15及多個第三GaN結構16。即在多個第二 GaN結構15的頂面及多個第三GaN結構16頂面形成AlGaN層17。通過所述AlGaN層17，可以使得所形成的LED襯底結構具有更平坦的表面。此外，通過形成AlGaN層17的工藝，也能夠控制第二 GaN結構15及第三GaN結構16的形狀(高度)。在本申請實施例中，所述AlGaN層17的截面寬度與所述襯底10的截面寬度相同。通常的，所述襯底10為晶圓(即形狀為圓形)，因此，也可以說所述AlGaN層17的直徑與所述襯底10的直徑相同。
[0100]通過上述LED襯底結構的制作方法便可形成一 LED襯底結構，具體可繼續參考圖1ho所述LED襯底結構包括:襯底10 ;形成于所述襯底10中的多個第一 GaN結構14 ;形成于多個第一GaN結構14上的多個第二GaN結構15 ;形成于所述襯底10表面的多個第三GaN結構16，所述多個第三GaN結構16與所述多個第二 GaN結構15間隔排布；以及覆蓋所述多個第二 GaN結構15及多個第三GaN結構16的AlGaN層17 ;其中，每個第一 GaN結構14及每個第二 GaN結構15的材料均為多晶GaN，每個第三GaN結構16的材料為單晶GaN。
[0101]進一步的，每個第一 GaN結構14的剖面形狀為倒等腰三角形；每個第二 GaN結構15的剖面形狀為倒梯形，每個第三GaN結構16的剖面形狀為正梯形。在本申請實施例中，多個第一 GaN結構14、多個第二 GaN結構15及多個第三GaN結構16均呈周期性陣列排布。多個第二 GaN結構15的頂面與多個第三GaN結構16的頂面齊平。所述AlGaN層17的截面寬度與所述襯底10的截面寬度相同。
[0102]在形成了 1^0襯底結構之后，接著，便可在所述120襯底結構表面形成層疊外延磊晶結構。具體的，請參考圖2--2)3。
[0103]如圖％所示，首先，在所述[￡0襯底結構表面(在此，具體為在八層17表面)形成X型外延層18& ；在所述X型外延層183表面形成有源層186 ；在所述有源層18)3表面形成？型外延層18匕具體的，可通過化學氣相沉積工藝形成所述~型外延層18^有源層1?及？型外延層18(3。
[0104]接著，如圖％所示，刻蝕所述？型外延層180、有源層1?及部分厚度的~型外延層18^形成多個間隔排布的第一區域18-1及第二區域18-2，所述第一區域18-1通過溝槽18-3與所述第二區域18-2隔離。即在此，所述層疊外延磊晶結構18包括多個間隔排布的第一區域18-1及第二區域18-2，所述第一區域18-1通過溝槽18-3與所述第二區域18-2隔離；同時，所述層疊外延磊晶結構18又具體由~型外延層183、有源層1?及？型外延層180組成，或者說，所述層疊外延II晶結構18包括X型外延層183、有源層18)3及？型外延層18。組成。即所述第一區域18-1及第二區域18-2均包括？型外延層、有源層及~型外延層；所述溝槽18-3貫穿所述？型外延層180、有源層1?及部分厚度的~型外延層183。
[0105]接著，如圖3所不，在所述第一區域18-1表面(在此，具體為？型外延層18(3表面)形成二元阻擋層19，在所述溝槽18-3側壁表面形成保護層20。具體的，可通過如下步驟實現:在所述第一區域18-1、第二區域18-2及溝槽18-3側壁表面形成二氧化硅層；對所述二氧化硅層執行光刻及刻蝕工藝，以在所述第一區域18-1表面形成二元阻擋層19，在所述溝槽18-3側壁表面形成保護層20。其中，所述二元阻擋層19為一種阻擋層，其包括多個第一截面寬度(或高度)的阻擋層結構以及多個第二截面寬度(或高度)的阻擋層結構，所述第一截面寬度(或高度)與第二截面寬度(或高度)不同。具體的，可通過光刻及刻蝕工藝予以實現。通過所述二元阻擋層19，能夠在提高倒裝1^0芯片發光亮度和發光均勻性的同時，更好地控制倒裝120芯片內部光的傳播方向。進一步的，所述保護層20延伸至第一區域18-1以及第二區域18-2中？型外延層180的邊緣，由此能夠更好的保護所述溝槽18-3 ；同時更有效的絕緣后續形成的第一電極與第二電極。在本申請實施例中，所述二元阻擋層19及保護層20的材料均為二氧化硅。
[0106]接著，如圖4所示，在所述第一區域18-1及第二區域18-2表面均形成第一電極21，在所述溝槽18-3中形成第二電極22。在此，可通過蒸發、濺射或者噴涂工藝在所述第一區域18-1及第二區域18-2表面形成第一電極21，在所述溝槽18-3中形成第二電極22，對此，本申請不再贅述。優選的，所述第一電極21及第二電極22的材料均為鉻、鈦、鋁、鎳、銀及金中的三種以上材料的組合。例如，所述第一電極21可由鎳、銀及金組合而成，所述第二電極22可由絡、鈦及金組合而成。
[0107]進一步的，在形成所述第一電極21之前，可在所述？型外延層18。表面形成擴展電極(圖中未示出)，即在所述？型外延層18。與第一電極21之間形成擴展電極。優選的，所述擴展電極的材料為110。通過所述擴展電極，可提高所述第一電極21的電性能。
[0108]在本申請實施例中，所述第一區域18-1與所述第二&^結構15正對，所述第二區域18-2與所述第三&^結構16正對，所述二元阻擋層19位于所述第一區域18-1上。通過合理設計[￡0襯底結構、層疊外延磊晶結構以及二元阻擋層的對應關系和搭配關系，在提高倒裝120芯片的發光亮度的同時，提高了其軸向發光亮度。通過上述工藝步驟便可形成一正裝LED芯片I。
[0109]接著，制作LED基板。
[0110]如圖5所示，形成多個間隔排布的第一基板30及第二基板31，所述第一基板30與第二基板31絕緣；將多個第一基板30間電連接，多個第二基板31間電連接。在此，可通過一引線將所有的第一基板30電連接，通過另一引線將所有的第二基板31電連接，即形成并聯的第一引線(將所有的第一基板30電連接)和第二引線(將所有的第二基板31電連接)。由此，通過所述第一引線及第二引線便可外接電源。在此，第一引線外接正極，第二引線外接負極。
[0111]最后，將正裝LED芯片I與LED基板3連接。具體的，如圖6所示，將所述第一基板30與第一電極21連接，所述第二基板31與第二電極22連接。由此，便可形成倒裝LED芯片5。即所述倒裝LED芯片5包括:正裝LED芯片I及LED基板3，其中，所述正裝LED芯片I包括:LED襯底結構；所述LED襯底結構表面形成有層疊外延磊晶結構18，所述層疊外延磊晶結構18包括多個間隔排布的第一區域18-1及第二區域18-2，所述第一區域18-1通過溝槽18-3與所述第二區域18-2隔離；所述第一區域18-1表面形成有二元阻擋層19，所述溝槽18-3側壁表面形成有保護層20 ;所述第一區域18-1及第二區域18-2表面均形成有第一電極21，所述溝槽18-3中形成有第二電極22 ;所述LED基板3包括:多個間隔排布的第一基板30及第二基板31，所述第一基板30與第二基板31絕緣，多個第一基板30間電連接，多個第二基板31間電連接；所述第一基板30與第一電極21連接，所述第二基板31與第二電極22連接。
[0112]進一步的，在將所述第一基板30與第一電極21連接，所述第二基板31與第二電極22連接之后，還包括:將所述襯底10減薄。在此，通過在將所述第一基板30與第一電極21連接，所述第二基板31與第二電極22連接之后，再進行襯底10的減薄工序，可以便于所述襯底10的減薄。
[0113]在本申請實施例中，第一 GaN結構14的剖面形狀為三角形，在本申請的其他實施例中，所述第一 GaN結構的剖面形狀與可以為倒梯形，更進一步的，可以為倒等腰梯形。具體如圖8所示，所述第一 GaN結構44可以為如圖所示的倒梯形。綜上可見，在本申請實施例提供的倒裝LED芯片中，通過合理設計LED襯底結構、層疊外延磊晶結構、阻擋層和電極，以及LED襯底結構、層疊外延磊晶結構、阻擋層和電極的搭配關系，在提高倒裝LED芯片的發光亮度的同時，提高了其軸向發光亮度；同時，所采用的LED襯底結構還能更好地提高倒裝LED芯片外延的晶體質量和倒裝LED芯片的抗擊穿能力，也更有利于倒裝LED芯片性能和可靠性的提高；再者，在正裝LED芯片中設置了二元阻擋層，所述二元阻擋層在提高發光亮度和發光均勻性的同時能夠更好地控制倒裝LED芯片內部光的傳播方向。此外，本發明所提供的倒裝LED芯片的制作方法，工藝簡單、可操作性強，適于大規模商業化生產，符合倒裝LED芯片未來發展之路。
[0114]上述描述僅是對本發明較佳實施例的描述，并非對本發明范圍的任何限定，本發明領域的普通技術人員根據上述揭示內容做的任何變更、修飾，均屬于權利要求書的保護范圍。
【權利要求】
1.一種倒裝LED芯片，其特征在于，包括:正裝LED芯片及LED基板，其中， 所述正裝LED芯片包括:LED襯底結構；所述LED襯底結構表面形成有層疊外延磊晶結構，所述層疊外延磊晶結構包括多個間隔排布的第一區域及第二區域，所述第一區域通過溝槽與所述第二區域隔離；所述第一區域表面形成有二元阻擋層，所述溝槽側壁表面形成有保護層；所述第一區域及第二區域表面均形成有第一電極，所述溝槽中形成有第二電極； 所述LED基板包括:多個間隔排布的第一基板及第二基板，所述第一基板與第二基板絕緣，多個第一基板間電連接，多個第二基板間電連接； 所述第一基板與第一電極連接，所述第二基板與第二電極連接。
2.如權利要求1所述的倒裝LED芯片，其特征在于，所述層疊外延磊晶結構包括形成于LED襯底結構表面的N型外延層、形成于所述N型外延層表面的有源層以及形成于所述有源層表面的P型外延層。
3.如權利要求2所述的倒裝LED芯片，其特征在于，所述LED襯底結構包括:襯底；形成于所述襯底中的多個第一GaN結構；形成于多個第一GaN結構上的多個第二GaN結構；形成于所述襯底表面的多個第三GaN結構，所述多個第三GaN結構與所述多個第二 GaN結構間隔排布；以及覆蓋所述多個第二 GaN結構及多個第三GaN結構的AlGaN層；其中，每個第一GaN結構及每個第二 GaN結構的材料均為多晶GaN，每個第三GaN結構的材料為單晶GaN。
4.如權利要求3所述的倒裝LED芯片，其特征在于，每個第一GaN結構的剖面形狀為三角形或者倒梯形。
5.如權利要求4所述的倒裝LED芯片，其特征在于，每個第一GaN結構的剖面形狀為倒等腰三角形或者倒等腰梯形。
6.如權利要求4所述的倒裝LED芯片，其特征在于，每個第二GaN結構的剖面形狀為倒梯形，每個第三GaN結構的剖面形狀為正梯形。
7.如權利要求3?6中任一項所述的倒裝LED芯片，其特征在于，多個第一GaN結構、多個第二 GaN結構及多個第三GaN結構均呈周期性陣列排布。
8.如權利要求3?6中任一項所述的倒裝LED芯片，其特征在于，多個第二GaN結構的頂面與多個第三GaN結構的頂面齊平。
9.如權利要求3?6中任一項所述的倒裝LED芯片，其特征在于，所述AlGaN層的截面寬度與所述襯底的截面寬度相同。
10.如權利要求3所述的倒裝LED芯片，其特征在于，所述第一區域與所述第二GaN結構正對，所述第二區域與所述第三GaN結構正對。
11.如權利要求2所述的倒裝LED芯片，其特征在于，所述溝槽貫穿所述P型外延層、有源層及部分厚度的N型外延層。
12.如權利要求2所述的倒裝LED芯片，其特征在于，所述二元阻擋層及保護層的材料均為二氧化硅。
13.如權利要求2所述的倒裝LED芯片，其特征在于，所述第一電極及第二電極的材料均為鉻、鈦、鋁、鎳、銀及金中的三種以上材料的組合。
14.如權利要求2所述的倒裝LED芯片，其特征在于，所述P型外延層與第一電極之間形成有擴展電極。
15.如權利要求14所述的倒裝LED芯片，其特征在于，所述擴展電極的材料為ITO。
16.一種倒裝LED芯片的制作方法，其特征在于，包括: 制作正裝LED芯片，包括: 制作LED襯底結構； 在所述LED襯底結構表面形成層疊外延磊晶結構，所述層疊外延磊晶結構包括多個間隔排布的第一區域及第二區域，所述第一區域通過溝槽與所述第二區域隔離； 在所述第一區域表面形成二元阻擋層，在所述溝槽側壁表面形成保護層； 在所述第一區域及第二區域表面均形成第一電極，在所述溝槽中形成第二電極； 制作LED基板，包括: 形成多個間隔排布的第一基板及第二基板，所述第一基板與第二基板絕緣； 將多個第一基板間電連接，多個第二基板間電連接； 將正裝LED芯片與LED基板連接，包括: 將所述第一基板與第一電極連接，所述第二基板與第二電極連接。
17.如權利要求16所述的倒裝LED芯片的制作方法，其特征在于，在所述LED襯底結構表面形成層疊外延磊晶結構包括: 在所述LED襯底結構表面形成N型外延層； 在所述N型外延層表面形成有源層； 在所述有源層表面形成P型外延層； 刻蝕所述P型外延層、有源層及部分厚度的N型外延層，形成多個間隔排布的第一區域及第二區域，所述第一區域通過溝槽與所述第二區域隔離。
18.如權利要求17所述的倒裝LED芯片的制作方法，其特征在于，制作LED襯底結構包括: 提供襯底； 在所述襯底中形成多個凹槽； 在每個凹槽中形成一第一 GaN結構； 在每個第一 GaN結構上形成一第二 GaN結構，在襯底表面形成多個第三GaN結構，所述多個第三GaN結構與多個第二 GaN結構間隔排布，其中，每個第一 GaN結構及每個第二 GaN結構的材料均為多晶GaN，每個第三GaN結構的材料為單晶GaN ； 形成AlGaN層，所述AlGaN層覆蓋所述多個第二 GaN結構及多個第三GaN結構。
19.如權利要求18所述的倒裝LED芯片的制作方法，其特征在于，在所述襯底中形成多個凹槽包括: 在所述襯底上形成掩膜層； 在所述掩膜層中形成多個開口，露出部分襯底； 刻蝕露出的部分襯底，形成多個凹槽。
20.如權利要求19所述的倒裝LED芯片的制作方法，其特征在于，所述掩膜層的材料為二氧化硅、氮化硅及氮氧化硅中的至少一種。
21.如權利要求19所述的倒裝LED芯片的制作方法，其特征在于，通過濕法腐蝕工藝刻蝕露出的部分襯底，形成多個凹槽。
22.如權利要求21所述的倒裝LED芯片的制作方法，其特征在于，所述濕法腐蝕工藝的腐蝕液為硫酸和磷酸的混合液，在混合液中，硫酸和磷酸的體積比為3:1?10:1 ;所述濕法腐蝕工藝的溫度為200°C?300°C ;所述濕法腐蝕工藝的工藝時間為I分鐘?60分鐘。
23.如權利要求19所述的倒裝LED芯片的制作方法，其特征在于，在每個凹槽中形成一第一 GaN結構包括: 在每個凹槽中沉積GaN材料，以形成第一 GaN結構； 去除剩余的掩膜層。
24.如權利要求23所述的倒裝LED芯片的制作方法，其特征在于，通過MOCVD工藝在每個凹槽中沉積GaN材料。
25.如權利要求23所述的倒裝LED芯片的制作方法，其特征在于，通過濕法腐蝕工藝去除剩余的掩膜層。
26.如權利要求25所述的倒裝LED芯片的制作方法，其特征在于，所述濕法腐蝕工藝的腐蝕液為氫氟酸或者BOE。
27.如權利要求18所述的倒裝LED芯片的制作方法，其特征在于，在每個第一GaN結構上形成一第二 GaN結構，在襯底表面形成多個第三GaN結構，所述多個第三GaN結構與多個第二 GaN結構間隔排布包括: 通過MOCVD工藝沉積GaN材料，以在每個第一 GaN結構上形成一第二 GaN結構，在襯底表面形成多個第三GaN結構，所述多個第三GaN結構與多個第二 GaN結構間隔排布。
28.如權利要求18所述的倒裝LED芯片的制作方法，其特征在于，將所述第一基板與第一電極連接，所述第二基板與第二電極連接之后，還包括: 將所述襯底減薄。
29.如權利要求17所述的倒裝LED芯片的制作方法，其特征在于，在所述第一區域表面形成二元阻擋層，在所述溝槽側壁表面形成保護層包括: 在所述第一區域、第二區域及溝槽側壁表面形成二氧化硅層； 對所述二氧化硅層執行光刻及刻蝕工藝，以在所述第一區域表面形成二元阻擋層，在所述溝槽側壁表面形成保護層。
30.如權利要求17所述的倒裝LED芯片的制作方法，其特征在于，通過蒸發、濺射或者噴涂工藝在所述第一區域及第二區域表面均形成第一電極，在所述溝槽中形成第二電極。
【文檔編號】H01L27/15GK104485343SQ201410837733
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月29日 優先權日:2014年12月29日
【發明者】張昊翔, 丁海生, 李東昇, 江忠永 申請人:杭州士蘭微電子股份有限公司, 杭州士蘭明芯科技有限公司