[发明专利]提升电流扩展均匀性的LED倒装芯片及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提升电流扩展均匀性的LED倒装芯片及其制作方法，属于半导体技术领域。

背景技术

近年来，氮化镓（GaN）基发光二极管（LED）成为最受重视的光源技术，其中LED倒装芯片技术成为热点之一。与正装芯片相比，LED倒装芯片具有低电压、高亮度、高可靠性、高饱和电流密度等特点，具有极佳的发展前景。

典型的LED倒装芯片示意图见图1。一般来说，倒装芯片结构自下而上分别是：蓝宝石衬底1、n型GaN层2、量子阱发光层3、p型GaN层4、透明导电层5、金属反射层6、电极（P电极和N电极）7。其中，n型GaN层2、量子阱发光层3、p型GaN层4属于GaN外延层，透明导电层5的作用是和p型GaN层4形成欧姆接触，通常的材料是ITO。而金属反射层6的材料主要是银或者铝，它的作用是将芯片内部的光经由金属反射层6反射后，从蓝宝石面出射。P电极、N电极分别是芯片的正、负极，需要说明的是，图1中电极仅是简易示意图，实际制作的电极出于封装的考虑，会使用更大的尺寸和复杂的多层结构。

倒装芯片使用时，正面向下，将两个电极与下面的封装基板联接，光从GaN层发出后，经金属反射层6反射后从蓝宝石面出射。此倒装芯片结构可适用于各种GaN基LED芯片，包括绿光、蓝光、紫光及紫外芯片。

然而这种运用金属反射层的倒装芯片在工作中，特别是大电流使用时，易造成电流扩展困难的现象。图2分析了芯片工作时电流拥堵的原因。当芯片工作时，电流从P电极流入，这里电流有两条路径到达N电极。路径A，电流从金属反射层6横向扩展，然后向下到达N电极；路径B，电流先向下达到n型GaN层2，然后横向扩展到达N电极。由于金属反射层6的电阻率远远小于n型GaN层2，很显然芯片工作时，电流会优先选择路径A。当芯片电流较小时，这种电流扩展非均匀性还不明显，但是当芯片注入大电流时，电流拥堵会非常显著，整个芯片的电流都大量集中于N电极周围，相比之下P电极周围的电流会非常弱。这造成的后果，一是由于电流扩展不够造成芯片发光区减少，导致芯片整体发光效率大幅降低，二是由于电流过于集中在N电极周围，造成这些区域发热量过大，局部过热导致芯片失效。

因此，如何避免电流拥堵，提高芯片电流分布均匀性，是关系到此类倒装芯片发光亮度和使用寿命的关键技术问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种提升电流扩展均匀性的LED倒装芯片及其制作方法，能够大幅改善传统倒装芯片结构电流扩展不均匀的问题，并且不会影响金属反射层的反射效果，不会降低芯片亮度。

按照本发明提供的技术方案，所述提升电流扩展均匀性的LED倒装芯片，包括衬底和设置于衬底上的GaN外延层，GaN外延层包括从下至上的n型GaN层、量子阱发光层、p型GaN层和透明导电层，n型GaN层部分暴露在外；其特征是：在所述透明导电层上沉积一层透明绝缘层，透明绝缘层上具有上下贯通的通道，在透明绝缘层上沉积金属反射层，金属反射层通过所述通道与透明导电层连接，在金属反射层和n型GaN层的暴露区上分别设有P电极和N电极。

进一步的，所述衬底采用蓝宝石衬底。

进一步的，所述透明绝缘层由多个不连续的图形组成。

所述提升LED倒装芯片电流扩展均匀性的制作方法，其特征是，包括以下步骤：

（1）在衬底上完成GaN外延层的生长，GaN外延层从下至上为n型GaN层、量子阱发光层、p型GaN层、透明导电层；将n型GaN层暴露出来，并在p型GaN层上制备透明导电层；

（2）在透明导电层上沉积一层透明绝缘层；

（3）对透明绝缘层进行刻蚀在透明绝缘层上制作贯通上下的通道，使透明绝缘层形成不连续的图形；

（4）在上述不连续的透明绝缘层上沉积金属反射层，金属反射层通过所述通道与透明导电层连接；

（5）最在金属反射层上和n型GaN层暴露区上分别制作P电极和N电极。

进一步的，所述衬底采用蓝宝石衬底。

进一步的，所述透明绝缘层的材料采用SiO₂。

本发明所述提升电流扩展均匀性的LED倒装芯片及其制作方法，能够大幅改善传统倒装芯片结构电流扩展不均匀的问题，并且不会影响金属反射层的反射效果，不会降低芯片亮度。

附图说明

图1为GaN基LED倒装芯片的结构示意图。

图2为倒装芯片电流扩展示意图。

图3a-图3e为GaN基LED倒装芯片的制作流程图，其中：

图3a为在蓝宝石衬底上生长GaN外延层的示意图。