倒装发光二极管芯片及其制作方法技术

本公开提供了一种倒装发光二极管芯片及其制作方法，属于半导体技术领域。所述倒装发光二极管芯片包括衬底、N型半导体层、有源层、P型半导体层、反射电极、连接电极、绝缘介质层、P型焊盘和N型焊盘；所述P型焊盘和所述N型焊盘均包括多个周期的复合层和层叠在所述复合层上的焊接层，每个周期的所述复合层包括Ti层和层叠在所述Ti层上的Al层，所述焊接层为AuSn合金层，所述焊接层中Au组分的含量为64％～68％。本公开通过在多个由Ti层和层叠在Ti层上的Al层组成的复合层上增设焊接层形成N型焊盘和P型焊盘可以在不损坏芯片的情况下采用N型焊盘和P型焊盘进行焊接，避免由于焊接材料越过焊接区域而导致漏电。

【技术实现步骤摘要】
倒装发光二极管芯片及其制作方法
本公开涉及半导体
，特别涉及一种倒装发光二极管芯片及其制作方法。
技术介绍
发光二极管(英文：LightEmittingDiode，简称：LED)是一种常用的发光器件，通过电子与空穴复合释放能量发光，可以高效地将电能转化为光能。LED的心脏是芯片，LED芯片的结构包括正装、倒装和垂直。相关技术中，倒装LED芯片包括衬底、N型半导体层、有源层、P型半导体层、透明导电层、透明反射层、反射电极、连接电极、绝缘层、N型焊盘和P型焊盘。N型半导体层、有源层和P型半导体层依次层叠在衬底上，P型半导体层上设有延伸至N型半导体层的凹槽。透明导电层、透明反射层和反射电极依次层叠在P型半导体层上，透明反射层内设有延伸至透明导电层的通孔，反射电极设置在通孔内与透明导电层接触并铺设在透明反射层上。连接电极设置在凹槽内的N型半导体层上。绝缘层铺设在凹槽内和反射电极上，绝缘层上设有延伸至连接电极的N型连通孔和延伸至反射电极的P型连通孔，N型焊盘设置在N型连通孔内与连接电极接触并铺设在绝缘层上，P型焊盘设置在P型连通孔内与反射电极接触并铺设在绝缘层上，N型焊盘和P型焊盘在绝缘层上间隔设置。其中，N型焊盘和P型焊盘均包括交替层叠的(n+1)个Ti层和n个Al层、以及层叠在所有Ti层上的Au层，n为正整数。在实现本公开的过程中，专利技术人发现相关技术至少存在以下问题：Ti、Al和Au均为高熔点材料，高温熔化N型焊盘和P型焊盘进行焊接会导致芯片损坏，需要额外使用熔点较低的锡膏或者金锡片将N型焊盘和P型焊盘焊接在电路板上。但是随着芯片尺寸的减小和电路板集成度的提高，N型焊盘和P型焊盘在电路板上的焊接区域越来越小，锡膏或者金锡片在焊接过程中很容易越过焊接区域，影响到电路板的绝缘而出现漏电的问题。
技术实现思路
本公开实施例提供了一种倒装发光二极管芯片及其制作方法，可以在不损坏芯片的情况下采用N型焊盘和P型焊盘进行焊接，有利于将焊接材料限定在电路板上的焊接区域内，避免由于焊接材料越过焊接区域而导致漏电。所述技术方案如下：一方面，本公开实施例提供了一种倒装发光二极管芯片，所述倒装发光二极管芯片包括衬底、N型半导体层、有源层、P型半导体层、反射电极、连接电极、绝缘介质层、P型焊盘和N型焊盘；所述N型半导体层、所述有源层和所述P型半导体层依次层叠在所述衬底上，所述P型半导体层上设有延伸至所述N型半导体层的凹槽；所述连接电极设置在所述凹槽内的N型半导体层上，所述反射电极设置在所述P型半导体层上；所述绝缘介质层铺设在所述凹槽内和所述反射电极上，所述绝缘介质层内分别设有延伸至所述反射电极的P型连通孔和延伸至所述连接电极的N型连通孔；所述P型焊盘设置在所述P型连通孔内与所述反射电极接触，并覆盖在所述P型连通孔周围的所述绝缘介质层上；所述N型焊盘设置在所述N型连通孔内与所述连接电极接触，并覆盖在所述N型连通孔周围的所述绝缘介质层上；所述P型焊盘和所述N型焊盘均包括多个周期的复合层和层叠在所述复合层上的焊接层，每个周期的所述复合层包括Ti层和层叠在所述Ti层上的Al层，所述焊接层为AuSn合金层，所述焊接层中Au组分的含量为64％～68％。可选地，所述焊接层包括依次层叠的多个AuSn合金层，所述多个AuSn合金层中Au组分的含量沿远离所述复合层的方向逐渐减小。可选地，所述P型焊盘和所述N型焊盘还包括层叠在所述焊接层上的Au层，所述Au层的厚度小于200埃。可选地，所述多个AuSn合金层的数量为三个，三个所述AuSn合金层沿远离所述复合层的方向依次为第一AuSn合金层、第二AuSn合金层、第三AuSn合金层，所述第一AuSn合金层中Au组分的含量为88％～92％，所述第二AuSn合金层中Au组分的含量为64％～68％，所述第三AuSn合金层中Au组分的含量为59％～63％。可选地，所述第一AuSn合金层和所述第三AuSn合金层的厚度之和小于所述第二AuSn合金层的厚度，所述第一AuSn合金层的厚度小于所述第三AuSn合金层的厚度。可选地，所述Au层和所述第三AuSn合金层组成的叠层结构中Au组分的平均含量等于所述第二AuSn合金层中Au组分的含量。可选地，所述P型焊盘和所述N型焊盘还包括粘附层和阻挡层，所述粘附层层叠在所述复合层和所述焊接层之间，所述阻挡层层叠在所述粘附层和所述焊接层之间；所述粘附层为Ti层或者Ni层，所述阻挡层为Pt层或者Ru层。可选地，所述粘附层的厚度大于所述阻挡层的厚度。另一方面，本公开实施例提供了一种倒装发光二极管芯片的制作方法，所述制作方法包括：在衬底上依次生长N型半导体层、有源层和P型半导体层；在所述P型半导体层上开设延伸至所述N型半导体层的凹槽；在所述P型半导体层上形成反射电极，在所述凹槽内的N型半导体层上形成连接电极；在所述凹槽内和所述反射电极上形成绝缘介质层；在所述绝缘介质层内开设延伸至所述反射电极的P型连通孔和延伸至所述连接电极的N型连通孔；在所述P型连通孔内所述P型连通孔周围的绝缘介质层上形成P型焊盘，在所述N型连通孔内和所述N型连通孔周围的绝缘介质层上形成N型焊盘；所述P型焊盘和所述N型焊盘均包括多个周期的复合层和层叠在所述复合层上的焊接层，每个周期的所述复合层包括Ti层和层叠在所述Ti层上的Al层，所述焊接层为AuSn合金层，所述焊接层中Au组分的含量为64％～68％。可选地，所述焊接层采用如下工艺形成：控制电子以第一设定速率轰击Au膜进行加热，形成气态Au粒子；控制电子以第二设定速率轰击Sn膜进行加热，形成气态Sn粒子；所述气态Au粒子和所述气态Sn粒子同时沉积在所述复合层上，形成所述焊接层。本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过在多个由Ti层和层叠在Ti层上的Al层组成的复合层上增设焊接层形成N型焊盘和P型焊盘，焊接层为AuSn合金层，且焊接层中Au组分的含量为64％～68％，有利于在实际生产中将焊接层的熔点维持在一个较低的温度，从而直接将N型焊盘和P型焊盘焊接在电路板上而不会造成芯片在高温下损坏。而且焊接层作为N型焊盘和P型焊盘的组成部分，所在区域有限，有利于将焊接层控制在电路板上的焊接区域内而不会导致漏电。附图说明为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本公开实施例提供的一种倒装发光二极管芯片的结构示意图；图2是本公开实施例提供的P型焊盘和N型焊盘的结构示意图；图3是本公开实施例提供的AuSn合金的相图；图4是本公开实施例提供的P型连通孔和N型连通孔的分布示意图；图5是本公开实施例提供的P型焊盘和N型焊盘的分布示意图；...

【技术保护点】
1.一种倒装发光二极管芯片，其特征在于，所述倒装发光二极管芯片包括衬底(10)、N型半导体层(21)、有源层(22)、P型半导体层(23)、反射电极(41)、连接电极(42)、绝缘介质层(50)、P型焊盘(61)和N型焊盘(62)；/n所述N型半导体层(21)、所述有源层(22)和所述P型半导体层(23)依次层叠在所述衬底(10)上，所述P型半导体层(23)上设有延伸至所述N型半导体层(21)的凹槽(100)；所述连接电极(42)设置在所述凹槽(100)内的N型半导体层(21)上，所述反射电极(41)设置在所述P型半导体层(23)上；所述绝缘介质层(50)铺设在所述凹槽(100)内和所述反射电极(41)上，所述绝缘介质层(50)内分别设有延伸至所述反射电极(41)的P型连通孔(400)和延伸至所述连接电极(42)的N型连通孔(500)；所述P型焊盘(61)设置在所述P型连通孔(400)内与所述反射电极(41)接触，并覆盖在所述P型连通孔(400)周围的所述绝缘介质层(50)上；所述N型焊盘(62)设置在所述N型连通孔(500)内与所述连接电极(42)接触，并覆盖在所述N型连通孔(500)周围的所述绝缘介质层(50)上；/n所述P型焊盘(61)和所述N型焊盘(62)均包括多个周期的复合层(71)和层叠在所述复合层(71)上的焊接层(72)，每个周期的所述复合层(71)包括Ti层(711)和层叠在所述Ti层(711)上的Al层(712)，所述焊接层(72)为AuSn合金层，所述焊接层(72)中Au组分的含量为64％～68％。/n...

【技术特征摘要】
1.一种倒装发光二极管芯片，其特征在于，所述倒装发光二极管芯片包括衬底(10)、N型半导体层(21)、有源层(22)、P型半导体层(23)、反射电极(41)、连接电极(42)、绝缘介质层(50)、P型焊盘(61)和N型焊盘(62)；
所述N型半导体层(21)、所述有源层(22)和所述P型半导体层(23)依次层叠在所述衬底(10)上，所述P型半导体层(23)上设有延伸至所述N型半导体层(21)的凹槽(100)；所述连接电极(42)设置在所述凹槽(100)内的N型半导体层(21)上，所述反射电极(41)设置在所述P型半导体层(23)上；所述绝缘介质层(50)铺设在所述凹槽(100)内和所述反射电极(41)上，所述绝缘介质层(50)内分别设有延伸至所述反射电极(41)的P型连通孔(400)和延伸至所述连接电极(42)的N型连通孔(500)；所述P型焊盘(61)设置在所述P型连通孔(400)内与所述反射电极(41)接触，并覆盖在所述P型连通孔(400)周围的所述绝缘介质层(50)上；所述N型焊盘(62)设置在所述N型连通孔(500)内与所述连接电极(42)接触，并覆盖在所述N型连通孔(500)周围的所述绝缘介质层(50)上；
所述P型焊盘(61)和所述N型焊盘(62)均包括多个周期的复合层(71)和层叠在所述复合层(71)上的焊接层(72)，每个周期的所述复合层(71)包括Ti层(711)和层叠在所述Ti层(711)上的Al层(712)，所述焊接层(72)为AuSn合金层，所述焊接层(72)中Au组分的含量为64％～68％。


2.根据权利要求1所述的倒装发光二极管芯片，其特征在于，所述焊接层(72)包括依次层叠的多个AuSn合金层，所述多个AuSn合金层中Au组分的含量沿远离所述复合层(71)的方向逐渐减小。


3.根据权利要求2所述的倒装发光二极管芯片，其特征在于，所述P型焊盘(61)和所述N型焊盘(62)还包括层叠在所述焊接层(72)上的Au层(73)，所述Au层(73)的厚度小于200埃。


4.根据权利要求3所述的倒装发光二极管芯片，其特征在于，所述多个AuSn合金层的数量为三个，三个所述AuSn合金层沿远离所述复合层的方向依次为第一AuSn合金层(721)、第二AuSn合金层(722)、第三AuSn合金层(723)，所述第一AuSn合金层(721)中Au组分的含量为88％～92％，所述第二AuSn合金层(722)中Au组分的含量为64％～68％，所述第三AuSn合金...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰叶，黄磊，张威，吴志浩，李鹏，
申请(专利权)人：华灿光电浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33