[发明专利]一种反射层金属结构及其制造方法

说明书

本发明涉及一种反射层金属结构及其制造方法，适用于倒装结构或垂直结构的LED芯片，在高反射率的银层上方增加钛金属层，防止银扩散同时增加后续膜层的黏附性，使反射层薄膜具有高稳定性，高粘附力，可以有效降低制造成本。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种反射层金属结构及其制造方法。

背景技术

LED行业主流的芯片结构常见的有正装、倒装、垂直三类，其中倒装、垂直因相较于正装产品的高性能而受到更多得关注。

传统的正装结构LED芯片，P型GaN掺杂困难导致空穴载流子浓度低下和不易长厚而导致电流不易扩散，当前普遍采用在P型GaN表面制备超薄金属薄膜或ITO薄膜的方法达到电流得均匀扩散。但是金属薄膜电极层要吸收部分光降低出光效率，如果厚度减薄反过来又限制电流扩散层在P型GaN层表面实现均匀和可靠的电流扩散。ITO透光率虽然高达90％，但电导率却不及金属，电流的扩散效果亦有限。而且这种结构的电极和引线做到出光面，工作时会挡住部分光线。因此，这种P型接触结构制约了LED芯片的工作电流大小。另一方面，这种结构的PN结热量通过蓝宝石衬底导出，鉴于蓝宝石的导热系数很低，对大尺寸的功率型芯片来说导热路径较长，这种LED芯片的热阻较大，工作电流也受到限制。

为了克服正装LED芯片的这些不足，业界提出一种倒装结构的LED芯片(Flipchip)。如图1所示，包括蓝宝石衬底31、外延层32和焊接层33。在进行封装时首先制备具有适合共晶焊接的大尺寸倒装LED芯片，同时制备相应尺寸的散热载基板35，并在其上制作共晶焊接电极的金导电层和引出导电层，例如超声波金丝球焊点34。然后，利用共晶焊接设备将大尺寸倒装LED芯片与散热载基板35通过超声波金丝球焊点34焊接在一起。在这种结构中，光从蓝宝石衬底31取出。由于光不从电流扩散层出射，这样不透光的电流扩散层可以加厚，可以均匀倒装LED芯片的电流密度分布。同时这种结构还可以将PN结的热量直接通过金导电层或金属凸点导给热导系数比蓝宝石高3～5倍的硅衬底，散热效果更优；而且在PN结与P电极之间增加了一个反射层，又消除了电极和引线的挡光，因此这种结构具有电、光、热等方面较优的特性。

正装、倒装的LED芯片均为横向结构，其中的两个电极位于LED芯片的同一侧，电流在n-和p-类型限制层中横向流动不等的距离。而垂直结构的LED芯片剥离衬底，其中的两个电极位于LED外延层的两侧，由于图形化电极和全部的p-类型限制层作为第二电极，使得电流几乎全部垂直流过LED外延层，减少了横向流动的电流，可以改善横向结构的电流分布问题，提高发光效率，也可以解决P极的遮光问题，提升LED的发光面积。如图2所示，是典型的垂直结构LED晶片的示意图，如图2所示，是典型的垂直结构LED晶片的示意图，包含阻挡层(Barrier)46、反射层45、欧姆接触层44、外延层，所述外延层包含P-GaN(P型氮化镓)层43，多量子阱(MQW)层42，N-GaN(N型氮化镓)层41。N-GaN层41设置N型电极(N-Pad)48，整个P-GaN层24则作为P型电极。

在倒装、垂直结构的LED芯片中都使用到的反射层，依赖Ag等金属的高反射率，对量子阱层发射到芯片底部的光进行定向性的反射，增加出光量；Ag层再依次以TiW(钛钨)层及Pt(铂金)层包覆，防止Ag扩散，但使用Pt的成本较高。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供一种反射层金属结构及其制造方法，在反射层中使用Ag-Ti(银-钛)，具有高稳定性，高粘附力及降低成本的效果。

为了达到上述目的，本发明的技术方案在于提供：

一种反射层金属结构，适用于倒装结构LED芯片，所述LED芯片包含：

衬底，及依次形成于所述衬底上的N-GaN层、量子阱层和P-GaN层、欧姆接触层、反射层；

贯穿所述反射层、欧姆接触层、P-GaN层及量子阱层的第一电极接触孔；