一種高壓倒裝led芯片及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及光電子發光器件制造領域，具體涉及一種高壓倒裝LED芯片及其制作方法。
【背景技術】
[0002]半導體照明是一項新興技術，它具有綠色環保、節能安全等突出優點，是新一代照明的希望之星。發光二極管(LED)是一種將電能轉化為光能的發光器件，廣泛用于指示，顯示，裝飾，照明等諸多領域，并且，隨著全球環境問題的日益突出，以及國家節能減排目標的落實，LED憑借其突出的節能環保特性得到了越來越廣泛的應用，已拓展到包括車用大燈、IXD背光源等高端應用，近來已經開始進軍通用照明市場。
[0003]隨著LED在照明領域的應用越來越廣泛，傳統的低壓正裝LED芯片由于驅動電源轉換效率低，不能在大電流下工作，散熱不好等缺點越來越暴露出來。近年來出現的高壓正裝LED芯片，由于具有明顯的優勢，受到了更多的關注。這種高壓正裝LED芯片是在一個芯片上，將多個小芯片集成串聯起來，集成過程是直接在芯片制造工藝中完成的，具有光效高，電源要求低，線性電源結合成本低，電源轉換效率高等優點。采用高壓LED來開發LED通用照明燈具產品，總體功耗可以大大降低，從而大幅降低對散熱外殼的設計要求，更薄更輕的鋁外殼就可滿足LED燈具的散熱需求，由于散熱鋁外殼的成本是LED照明燈具的主要成本組成部分之一，鋁外殼成本有效降低也意味著整體LED照明燈具成本的有效降低。
[0004]在美國專利US6787999中，將許多獨立封裝好的單個發光二極管采用串聯的方式安裝在PCB基板上來形成高壓發光二極管陣列，用于高壓場合。這種方案可以省去體積較大的變壓器，也可以降低工作電流。但是該方案使得發光模組的體積大大增加，而且由于每個管芯再通過引線互連，制程復雜，且大量的互連線帶來擋光和可靠性下降等問題。此夕卜，由于光源面積較大，不利于二次光學設計和配光。
[0005]在中國發明專利申請公開CN102867837A中公開了一種在藍寶石襯底上通過深槽隔離的LED陣列，實現了芯片級的LED集成，減小了發光模組的封裝體積，采用芯片級金屬層互連取代了引線互連，提高了 LED陣列的可靠性。
[0006]倒裝LED芯片也是近年來出現的一種新型LED芯片，這種芯片使光子從背部的藍寶石一面發出，然后制作相應的基板，在封裝過程中利用共晶焊設備將芯片正面的電極與基板焊接在一起。這種結構中，由于光不從GaN表面發射，GaN表面厚的金屬反射層或者電流擴散層可以起到良好的電流擴散作用，因此消除了電極對光子的吸收，并且可以在大電流下工作。同時這種結構可以將pn結的熱量通過大面積的金屬電極直接傳遞到基板，散熱效果更佳。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于:針對現有技術中存在的上述技術問題，提供一種新型的LED芯片，將高壓芯片和倒裝芯片的優點結合起來，形成高壓倒裝芯片。這種芯片可以采用倒裝芯片的封裝工藝進行封裝應用，同時具有高壓芯片光效高，電源結合成本低的優點，具有廣闊的應用前景。
[0008]本發明的是通過以下技術方案實現的:
一種高壓倒裝LED芯片，包括基板7和藍寶石襯底I，所述藍寶石襯底(I)的下表面依次設有η型GaN層2、量子阱有源區3、ρ型GaN層4，其中，在所述的藍寶石襯底I上的設有芯片互聯區域101和切割道區域102 ;所述芯片互聯區域101和切割道區域102壁上設有S12薄膜；所述、P型GaN層4下表面設有電流擴散層104 ;所述芯片互聯區域101與電流擴散層104的下表面設有金屬電極105 ;所述的基板7的上表面設有兩塊負極金屬6 ;所述的負極金屬6通過錫膏5與金屬電極105相連接。
[0009]作為優選，所述電流擴散層104可以是ITO薄膜，也可以是金屬薄膜或其他導電薄膜；所述電流擴散層104的厚度為0.01-10微米。
[0010]作為優選，所述金屬薄膜采用Ag或Al等反射性能好的金屬。
[0011]作為優選，所述金屬電極105可以采用單層金屬結構，也可以采用多層金屬結構。
[0012]作為優選，所述單層金屬結構由Au或Al制成；所述多層金屬結構由Cr、Pt和Au制成或由T1、Al、Ti和Au制成。
[0013]如上所述的一種高壓LED倒裝芯片的制造方法，包括以下步驟:
步驟SI，在藍寶石襯底上外延生長GaN LED結構。
[0014]步驟S2，外延片生長結束后，利用光刻及刻蝕工藝，將外延片表面特定區域進行刻蝕，直到N-GaN暴露出來；刻蝕深度為1-4微米。
[0015]步驟S3，接著繼續進行光刻和刻蝕工藝，切割道區域及芯片之間互聯的區域刻蝕到襯底，直到藍寶石襯底暴露出來；刻蝕深度為5-10微米。
[0016]步驟S4，刻蝕完成后，整面覆蓋一層SiCV薄膜，然后利用光刻及腐蝕工藝，最終使S12留在芯片的側壁上；Si02厚度為0.1-10微米。
[0017]步驟S5，接著在芯片整面鍍上電流擴散層，然后進行光刻及腐蝕工藝，使P-GaN表面特定區域覆蓋上電流擴散層Γ薄膜厚度為0.01-10微米。
[0018]步驟S6，鍍完電流擴散層后，在芯片表面做上金屬電極。
[0019]步驟S7，在藍寶石表面進行粗化以提升出光效率，可以用濕法或者干法工藝實現粗化。
[0020]步驟S8，芯片制作完成后，可以采用倒裝的形式進行共晶焊。
[0021 ] 作為優選，所述的濕法工藝可以用磷酸或KOH，NaOH等溶液進行腐蝕，干法可以通過ICP刻蝕來實現。
[0022]綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是:
1、本發明與現有倒裝芯片技術相比，將高壓芯片和倒裝芯片的優點結合起來，形成高壓倒裝芯片。這種芯片可以采用倒裝芯片的封裝工藝進行封裝應用，同時具有高壓芯片光效高，電源結合成本低的優點，具有廣闊的應用前景。
[0023]2、本發明中，整面覆蓋一層Si02薄膜，然后利用光刻及腐蝕工藝，最終使Si02留在芯片的側壁上，起到鈍化及防止漏電等作用。
[0024]3、制作方法，所述高壓倒裝LED芯片的制造方法對傳統倒裝芯片工藝進行了優化，避免使用凸點焊接技術而導致的良率問題，同時利用激光切割技術來形成隔離溝道，工藝簡單且避免犧牲過多的發光面積，最終切割成需求的高壓倒裝LED芯片。
【附圖說明】
[0025]本發明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
圖1是本發明高壓倒裝LED芯片結構示意圖；
圖2~10是本發明的實施例的高壓倒裝LED芯片的制造方法及各步驟的剖面結構示
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【具體實施方式】
[0026]本說明書中公開的所有特征，