一种倒装LED芯片及其制备方法与流程

本发明涉及半导体，尤其涉及一种倒装led芯片及其制备方法。

背景技术：

1、当前，led芯片结构主要有垂直结构、正装结构和倒装结构三大类。其中倒装led芯片由于其优越的散热性能、紧凑的结构设计和出色的光学性能，成为目前主流的led芯片发展方向。不同于正装led芯片正面出光的设计，倒装led芯片光从背面出射，从而可以避免金属电极遮挡发光面的情况，有效增大发光面积，因此同面积的倒装led芯片发光亮度往往高于正装芯片。

2、虽然得益于有效发光面积的增大，但是倒装led芯片亮度的提升幅度却不及人们的预期。其中部分原因是多量子阱层的辐射光需要穿过较厚的n-gan外延层、图形化的蓝宝石衬底层才能出射，而gan材料本身透光率不高且会吸收蓝光波段的可见光产生二次辐射，造成出光亮度的降低。尽管在外延生长时，可以通过降低n-gan层的厚度来增加透射率，但是会导致外延质量大幅降低，总发光效率不升反降。这是因为在外延生长时，靠近蓝宝石衬底一侧的大部分n-gan层都充当外延缓冲层的作用，用于抵消蓝宝石衬底的晶格应力，贸然降低n-gan层的厚度会使多量子阱层的外延质量降低，从而导致led器件发光亮度降低。因此，如何进一步提高倒装led芯片的亮度成为当前的技术难题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于，提供一种倒装led芯片的制备方法，通过对led芯片进行衬底转移及第一半导体层减薄，减少对出射光线的阻挡，从而提高发光效率。

2、本发明还要解决的技术问题在于，提供一种倒装led芯片，发光效率高。

3、为了解决上述问题，本发明公开了一种倒装led芯片的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)提供外延片，所述外延片包括衬底及依次沉积在所述衬底上的第一半导体层、多量子阱层和第二半导体层；

5、(2)对所述外延片进行刻蚀，得到暴露第一半导体层的mesa台阶；

6、(3)在mesa台阶上形成第一电极，在第二半导体层上形成电流扩展层和第二电极；

7、(4)沉积反射层并开孔暴露第一电极和第二电极，分别在第一电极和第二电极上形成第一焊盘和第二焊盘，得到led芯片；

8、(5)在led芯片表面制备第一键合层并开孔，暴露第一焊盘和第二焊盘；

9、(6)提供带有第二键合层的基板，并通过第一键合层和第二键合层将基板与led芯片键合；

10、(7)剥离所述衬底并将所述第一半导体层减薄；

11、(8)在减薄后的第一半导体层上沉积出光层；

12、(9)将所述基板减薄并开孔，暴露第一焊盘和第二焊盘；

13、(10)在基板表面的孔洞内填充锡膏，并与第一焊盘和第二焊盘形成欧姆接触，得到倒装led芯片。

14、作为上述技术方案的改进，减薄后的第一半导体层的厚度为1μm～3μm。

15、作为上述技术方案的改进，步骤(7)中，采用机械研磨和化学机械抛光对第一半导体层进行减薄；

16、所述机械研磨的研磨压力为1kpa～5kpa，研磨盘转速为40r/min～80r/min，研磨液中磨料的平均粒径为1μm～10μm，机械研磨后，所述第一半导体层的表面粗糙度为0.1μm～5μm；

17、所述化学机械抛光的抛光压力为5kpa～12kpa，抛光盘转速为60r/min～120r/min，抛光液的ph为9～12，抛光液中磨料的平均粒径为50nm～70nm，化学机械抛光后，所述第一半导体层的表面粗糙度为0.5nm～5nm。

18、作为上述技术方案的改进，所述机械研磨包括第一次机械研磨和第二次机械研磨；

19、所述第一次机械研磨的研磨压力为1kpa～5kpa，研磨盘转速为40r/min～80r/min，研磨液中磨料的平均粒径为5μm～10μm，第一次机械研磨后，所述第一半导体层的厚度减薄30％～50％，表面粗糙度为1μm～5μm；

20、所述第二次机械研磨的研磨压力为1kpa～5kpa，研磨盘转速为40r/min～80r/min，研磨液中磨料的平均粒径为1μm～5μm，第二次机械研磨后，所述第一半导体层的表面粗糙度为0.1μm～1μm。

21、作为上述技术方案的改进，将所述第一半导体层减薄后，清洗所述第一半导体层。

22、作为上述技术方案的改进，所述出光层的材料包括al2o3、sio2、si3n4、mgf2、tio2和ti2o5中的一种或多种；

23、所述出光层的厚度为50nm～1200nm。

24、作为上述技术方案的改进，所述出光层包括依次沉积的al2o3层和sio2层，al2o3层和sio2层的厚度均为30nm～500nm。

25、作为上述技术方案的改进，还包括对基板表面进行表面处理，所述表面处理包括氧化处理和/或蒸镀绝缘层。

26、作为上述技术方案的改进，所述led芯片与所述基板的键合方式为直接键合或胶键合。

27、相应的，本发明还公开了一种倒装led芯片，所述倒装led采用上述的倒装led芯片的制备方法制得。

28、实施本发明，具有如下有益效果：

29、1、本发明提供的倒装led芯片的制备方法，将衬底剥离后对第一半导体层进行减薄，降低衬底和第一半导体层对出射光线的阻挡和吸收，制得的倒装led芯片的发光效率高，并且制备方法简单、高效。

30、2、本发明提供的倒装led芯片的制备方法，对第一半导体层进行机械研磨和化学机械抛光，对第一半导体层的损伤小，研磨、抛光精度高，减薄时间控制在5h以内，减薄后第一半导体层的表面粗糙度小于5nm。

31、3、本发明提供的倒装led芯片的制备方法，在减薄后的第一半导体层上设置出光层，出光层材料的折射率小于第一半导体层材料的折射率，从而减少全反射，提高芯片的出光效率。

1.一种倒装led芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的倒装led芯片的制备方法，其特征在于，减薄后的第一半导体层的厚度为1μm～3μm。

3.如权利要求1所述的倒装led芯片的制备方法，其特征在于，步骤(7)中，采用机械研磨和化学机械抛光对第一半导体层进行减薄；

4.如权利要求3所述的倒装led芯片的制备方法，其特征在于，所述机械研磨包括第一次机械研磨和第二次机械研磨；

5.如权利要求1所述的倒装led芯片的制备方法，其特征在于，将所述第一半导体层减薄后，清洗所述第一半导体层。

6.如权利要求1所述的倒装led芯片的制备方法，其特征在于，所述出光层的材料包括al2o3、sio2、si3n4、mgf2、tio2和ti2o5中的一种或多种；

7.如权利要求6所述的倒装led芯片的制备方法，其特征在于，所述出光层包括依次沉积的al2o3层和sio2层，al2o3层和sio2层的厚度均为30nm～500nm。

8.如权利要求1所述的倒装led芯片的制备方法，其特征在于，还包括对基板表面进行表面处理，所述表面处理包括氧化处理和/或蒸镀绝缘层。

9.如权利要求1所述的倒装led芯片的制备方法，其特征在于，所述led芯片与所述基板的键合方式为直接键合或胶键合。

10.一种倒装led芯片，其特征在于，所述倒装led采用如权利要求1～9任一项所述的倒装led芯片的制备方法制得。