一種高壓led芯片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于半導(dǎo)體光電芯片技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高壓LED芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著LED (發(fā)光二極管)發(fā)光效率的不斷提高，LED已成為近年來最受重視的光源之一。隨著LED工藝的發(fā)展，直接采用高壓驅(qū)動(dòng)的LED已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。高壓LED的效率優(yōu)于一般傳統(tǒng)低壓LED，主要?dú)w因于小電流、多單元的設(shè)計(jì)能均勻的將電流擴(kuò)散開，而且高壓LED可以實(shí)現(xiàn)直接高壓驅(qū)動(dòng)，從而節(jié)省LED驅(qū)動(dòng)的成本。
[0003]現(xiàn)有的高壓LED芯片存在著功率增加、散熱難及可靠性降低的問題，針對(duì)這些問題，業(yè)界對(duì)高壓LED芯片的結(jié)構(gòu)出了進(jìn)一步的改進(jìn)。例如，專利申請(qǐng)?zhí)枮?01410123492.3的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種高壓LED芯片及其制作方法，該LED芯片包括多個(gè)LED芯片單元，各個(gè)LED芯片單元之間設(shè)置切割溝槽相隔離，每個(gè)LED芯片單元包括一個(gè)獨(dú)立的LED芯片器件，該LED芯片器件包括依次設(shè)置的藍(lán)寶石襯底、n-GaN層、多層量子阱層、p-GaN層，n-GaN層上形成有η型電極，ρ-GaN層上形成有p型電極，外延片的頂部覆蓋有絕緣焚光層，絕緣熒光層填充于切割溝槽內(nèi)、僅將用于與外部電連接的η型電極與P型電極露出。但其還是采用傳統(tǒng)的金屬凸點(diǎn)導(dǎo)熱，LED高壓芯片的導(dǎo)熱及可靠性問題仍然沒有得以解決。
[0004]對(duì)于高壓LED芯片來說，要解決散熱問題，就必須加大芯片散熱面積，這只能通過芯片上的設(shè)計(jì)來形成兩個(gè)大焊盤，然后通過錫膏焊接把熱量從焊盤擴(kuò)散到基板。由于高壓芯片是由多個(gè)芯片組成，要形成兩個(gè)大焊盤需要新方法。另外芯片之間由于相互在外延層被隔開，芯片之間有大于7um的臺(tái)階，使得芯片表面不處于同等水平線，這會(huì)對(duì)回流焊工藝造成影響。同時(shí)，LED芯片工作時(shí)產(chǎn)生的熱量會(huì)使LED芯片溫度升高，由于固定高壓LED芯片的導(dǎo)熱基板一般采用FR4線路板、鋁基或者銅基PCB，高壓LED芯片與導(dǎo)熱基板的熱膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的熱應(yīng)力，可能會(huì)導(dǎo)致LED芯片開裂或者金屬凸點(diǎn)剝離，影響高壓LED芯片的發(fā)光效率及其工作可靠性。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種具有自身吸收內(nèi)部產(chǎn)生的熱應(yīng)力、提高產(chǎn)品可靠性的高壓LED芯片。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取如下的技術(shù)解決方案:
[0007]高壓LED芯片，包括襯底以及位于所述襯底表面上彼此相互獨(dú)立的M個(gè)芯片，M ^ 2，所述每個(gè)芯片包括依次生長(zhǎng)于所述襯底表面上的N型氮化鎵層、發(fā)光層及P型氮化鎵層，所述N型氮化鎵層、發(fā)光層及P型氮化鎵層構(gòu)成芯片的外延層，所述每個(gè)芯片的P型氮化鎵層上形成有反射層；覆蓋所述每個(gè)芯片的外延層及反射層表面的絕緣層，所述絕緣層沿芯片周邊側(cè)壁與襯底貼合；與第一芯片的反射層電連接的P引線電極；與第M芯片的N型氮化鎵層電連接的N引線電極；依次將第i芯片的N型氮化鎵層和第i+Ι芯片的反射層進(jìn)行串聯(lián)電連接的PN引線連接電極，i = 1，…，M-1，每?jī)蓚€(gè)相互串聯(lián)的芯片的PN引線連接電極彼此相互獨(dú)立；平坦化層，所述平坦化層為有機(jī)硅膠層，平坦化層覆蓋于P引線電極、PN引線連接電極和N引線電極的表面上及P引線電極、PN引線連接電極和N引線電極之間的絕緣層表面上；沉積于所述平坦化層上并與所述N引線電極連接的N焊盤；沉積于所述平坦化層上并與所述P引線電極連接的P焊盤。
[0008]本實(shí)用新型的高壓LED芯片，還包括:貫穿所述外延層、露出所述襯底表面的溝槽，所述溝槽將每個(gè)芯片相隔離；貫穿每個(gè)芯片的P型氮化鎵、發(fā)光層直到N型氮化鎵層表面的N電極孔；所述絕緣層填充所述溝槽和N電極孔，每個(gè)芯片的絕緣層上形成有與所述反射層表面相連的P型接觸孔和與所述N型氮化鎵層表面相連的N型接觸孔；所述P引線電極沉積在第一芯片表面的部分絕緣層上及P型接觸孔內(nèi)、通過第一芯片上的P型接觸孔與第一芯片的反射層電連接；所述N引線電極沉積在第M芯片表面的部分絕緣層上及N型接觸孔內(nèi)、通過第M芯片上的N型接觸孔與第M芯片的N型氮化鎵層電連接；所述PN引線連接電極沉積在相鄰芯片的部分絕緣層上及N型接觸孔、P型接觸孔內(nèi)；所述平坦化層上形成有與第M芯片上的N引線電極表面連接的N引線電極接觸孔以及與第一芯片上的P引線電極表面連接的P引線電極接觸孔；所述N焊盤沉積于所述平坦化層上和所述N引線電極接觸孔內(nèi)與所述N引線電極連接；所述P焊盤沉積于所述平坦化層上和所述P引線電極接觸孔內(nèi)與所述P引線電極連接。
[0009]本實(shí)用新型的絕緣層為氮化鋁或二氧化硅或氮化硅或三氧化二鋁或布拉格反射層或有機(jī)硅膠層。
[0010]本實(shí)用新型的平坦化層為粘度大于400mPa.S、厚度大于6um的有機(jī)娃膠層。
[0011 ] 本實(shí)用新型的N焊盤與P焊盤表面上覆蓋有錫膏層。
[0012]本實(shí)用新型的錫膏層的厚度為50?lOOum。
[0013]本實(shí)用新型的錫膏層由Sn、Ag、Cu組成，其中Sn的質(zhì)量百分比為96.5，Ag的質(zhì)量百分比為3.0，余量為Cu。
[0014]本實(shí)用新型的N焊盤與P焊盤表面上覆蓋有共晶焊層。
[0015]本實(shí)用新型的共晶焊層的厚度為4?20um。
[0016]本實(shí)用新型的平坦化層沿芯片周邊側(cè)壁與絕緣層貼合，每個(gè)芯片依次被所述絕緣層和平坦化層完全包裹。
[0017]本實(shí)用新型的N焊盤與P焊盤對(duì)稱分布，所述P焊盤和N焊盤厚度為Ium?2um，P焊盤和N焊盤之間間隔彡150um。
[0018]本實(shí)用新型的P焊盤和N焊盤由鋁、鎳、鈦、鉑金、金層疊形成。
[0019]由以上技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型采用具備一定彈性的有機(jī)硅膠形成平坦化層，能夠吸收導(dǎo)致高壓芯片內(nèi)部損害的熱應(yīng)力，從而保證LED高壓芯片工作的可靠性，優(yōu)選方案中，絕緣層和平坦化層沿芯片周邊側(cè)壁將每個(gè)芯片完全包裹，不僅有助錫膏回流焊工藝，還能防止焊接時(shí)錫膏爬錫從而導(dǎo)致漏電或短路；P焊盤和N焊盤對(duì)稱分布、倒裝接觸面積大，倒裝焊對(duì)準(zhǔn)容易，對(duì)電路板布置要求精度低，倒裝焊接工藝簡(jiǎn)單。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2a為本實(shí)用新型實(shí)施例高壓LED芯片形成外延層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2b為高壓LED芯片形成反射層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2c為高壓LED芯片形成溝槽和N電極孔的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2d為高壓LED芯片形成絕緣層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2e為高壓LED芯片形成P型接觸孔和N型接觸孔的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2f為高壓LED芯片形成N引線電極、PN引線連接電極和P引線電極的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2g為高壓LED芯片形成平坦化層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2h為高壓LED芯片形成N引線電極接觸孔和P引線電極接觸孔的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2i為尚壓LED芯片形成N焊盤和P焊盤的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0030]圖3為本實(shí)用新型另一實(shí)施例的尚壓LED芯片的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0031]圖4為本實(shí)用新型又一實(shí)施例的高壓LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。
【具體實(shí)施方式】
[0033]如圖1所示，本實(shí)用新型的高壓LED芯片包括襯底I以及位于襯底I表面上彼此相互絕緣獨(dú)立的M個(gè)芯片10，M為大于等于2的整數(shù)，每一芯片10包括依次生長(zhǎng)于襯底I表面上的N型氮化鎵層11、發(fā)光層12及P型氮化鎵層13，P型氮化鎵層13上覆蓋反射層15，N型氮化鎵層11、發(fā)光層12及P型氮化鎵層13構(gòu)成每個(gè)芯片的外延層2。每個(gè)芯片由溝槽3隔離開(圖2c)，溝槽3的深度至襯底I表面。在每個(gè)芯片的外延層2及反射層15表面覆蓋絕緣層16。絕緣層16上設(shè)置與第一芯片的反射層15連接的P引線電極31、與第M芯片的N型氮化鎵層11連接的N引線電極32以及將一個(gè)芯片的N型氮化鎵層和相鄰一個(gè)芯片的反射層依次串接的PN引線連接電極33。在P引線電極31、PN引線連接電極33和N引線電極32的表面上及位于P引線電極、PN引線連接電極和N引線電極彼此之間的絕緣層16表面上覆蓋有平坦化層22，平坦化層22上設(shè)置有與N引線電極32連接的N焊盤26以及與P引線電極31連接的P焊盤27。在N焊盤和P焊盤之間可填充反射絕緣材料，在N焊盤與P焊盤之間填充入具備反射性能的絕緣材料，如氧化鈦，不僅可以避免N焊盤與P焊盤之間出現(xiàn)短路現(xiàn)象，而且可以提高芯片的出光效率。
[0034]下面結(jié)合圖2a至圖2i，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例高壓LED芯片的制備方法進(jìn)行說明，該制備方法包括以下步驟:
[0035]步驟一、如圖2a所示，提供襯底1，本實(shí)施例的襯底I為藍(lán)寶石襯底，通過MOCVD (Metal-organic Chemical Vapor Deposit1n，金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉淀)在襯底I表面上生長(zhǎng)外延層2，外延層2生長(zhǎng)過程依次為:在襯底I表面生長(zhǎng)N型氮化鎵層11，在N型氮化鎵層11上生長(zhǎng)發(fā)光層12，在發(fā)光層12上生長(zhǎng)P型氮化鎵層13 ;
[0036]步驟二、如圖2b所示，采用蒸鍍及光刻工藝在P型氮化鎵層13上覆蓋反射層15，該反射層15的材料可為鋁、鎳、銀或上述任意兩者之合金；
[0037]步驟三、如圖2c所示，通過對(duì)外延層采用ICP蝕刻工藝，在外延層上形成溝槽3，溝槽3的深度至襯底I表面、露出襯底1，在外延層上設(shè)置溝槽，使所述外延層形成彼此相互獨(dú)立的第一芯片至第M芯片，M為大于等于2的整數(shù)；對(duì)每一芯片10進(jìn)行刻蝕，以在每一芯片10表面形成貫穿P型氮化鎵層13、發(fā)光層12直到N型氮化鎵層11表面的N電極孔4，N電極孔4的數(shù)量可以為多個(gè)并且在芯片表面均勻分布；
[0038]可選地，在每一所述N電極孔4底部的N型氮化鎵層表面上沉積N型電極，N型電極材料為鋁、金或兩者之合金；
[0039]步驟四、如圖2d 所不，通過派射或 PECVD (Plasma Enhanced ChemicalVaporDeposit1n)工藝在外延層和反射層的表面覆蓋絕緣層16，絕緣層16同時(shí)