倒裝高壓led芯片及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于半導體光電芯片技術領域，尤其涉及一種倒裝高壓LED芯片及其制備方法。
【背景技術】
[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)動的LED已經(jīng)實現(xiàn)。高壓LED的效率優(yōu)于一般傳統(tǒng)低壓LED，主要歸因于小電流、多單元的設計能均勻的將電流擴散開，而且高壓LED可以實現(xiàn)直接高壓驅(qū)動，從而節(jié)省LED驅(qū)動的成本。
[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，針對這些問題，業(yè)界對高壓LED芯片的結(jié)構(gòu)出了進一步的改進。例如，專利申請?zhí)枮?01310465534.7的中國發(fā)明專利申請公開了一種LED倒裝高壓芯片及其制作方法，其在芯片的第二絕緣層上覆蓋兩個大焊盤，通過AuSn或錫膏焊接把熱量從焊盤擴散到基板。上述LED倒裝高壓芯片主要通過傳導散熱，但是其第二絕緣層采用有機硅膠制成且厚度大于6um，由于第二絕緣層較厚而且導熱系數(shù)較低，所以熱量依然難以導出，熱量聚集在芯片上會影響芯片可靠性，增加光衰和減少芯片壽命，LED高壓芯片的導熱及可靠性問題仍然沒有得到解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種能夠改善散熱問題的倒裝高壓LED芯片及其制備方法。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下的技術解決方案:
[0006]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立的M個芯片，M ^ 2，所述每個芯片包括依次生長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，所述每個芯片的P型氮化鎵層上形成有反射層；覆蓋所述每個芯片的外延層及反射層表面的第一絕緣層；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芯片的反射層進行串聯(lián)電連接的PN引線連接電極，i = 1，…，M-1，每兩個相互串聯(lián)的芯片的PN引線連接電極彼此相互獨立，在所述P引線電極和/或N引線電極和/或PN引線連接電極上形成貫穿至所述第一絕緣層表面的環(huán)形的散熱凹槽；第二絕緣層，所述第二絕緣層覆蓋于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引線電極之間的第一絕緣層表面上，并填充滿所述散熱凹槽，所述第二絕緣層上形成貫穿至所述P引線電極和/或N引線電極和/或PN引線連接電極表面的散熱孔，所述散熱孔在水平面上的投影位于所述散熱凹槽內(nèi)；沉積于所述第二絕緣層上并與所述N引線電極連接的N焊盤；沉積于所述第二絕緣層上并與所述P引線電極連接的P焊盤；填充滿所述散熱孔的導熱柱，所述導熱柱與所述P焊盤及N焊盤相連。
[0007]本發(fā)明的倒裝高壓LED芯片的導熱柱的導熱系數(shù)不小于10W/(m.K)。
[0008]本發(fā)明的倒裝高壓LED芯片的N焊盤和P焊盤部分填充滿所述散熱孔形成導熱柱。
[0009]本發(fā)明的倒裝高壓LED芯片還包括:貫穿所述外延層、露出所述襯底表面的溝槽，所述溝槽將每個芯片相隔離；貫穿每個芯片的P型氮化鎵、發(fā)光層直到N型氮化鎵層表面的N電極孔；所述第一絕緣層填充所述溝槽和N電極孔，每個芯片的第一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第一絕緣層上及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芯片表面的部分第一絕緣層上及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第一絕緣層上及N型接觸孔、P型接觸孔內(nèi)；所述第二絕緣層上形成有與第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焊盤沉積于所述第二絕緣層上和所述N引線電極接觸孔內(nèi)與所述N引線電極連接；所述P焊盤沉積于所述第二絕緣層上和所述P引線電極接觸孔內(nèi)與所述P引線電極連接。
[0010]本發(fā)明的倒裝高壓LED芯片的第一絕緣層沿芯片周邊側(cè)壁與襯底貼合。
[0011]本發(fā)明的倒裝高壓LED芯片的第二絕緣層沿芯片周邊側(cè)壁與第一絕緣層貼合，每個芯片依次被所述第一絕緣層和第二絕緣層完全包裹。
[0012]本發(fā)明的倒裝高壓LED芯片的N焊盤與P焊盤表面上覆蓋有錫膏層。
[0013]本發(fā)明的倒裝高壓LED芯片的錫膏層的厚度為50?lOOum。
[0014]一種倒裝高壓LED芯片的制備方法，包括以下步驟:
[0015]步驟一、提供襯底，在所述襯底表面上生長N型氮化鎵層，在N型氮化鎵層上生長發(fā)光層，在發(fā)光層上生長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)成每個芯片的外延層；
[0016]步驟二、在P型氮化鎵層上覆蓋反射層；
[0017]步驟三、在外延層上形成溝槽，溝槽的深度至襯底表面并露出襯底，使所述外延層形成彼此相互獨立的第一芯片至第M芯片，M為大于等于2的整數(shù)；在每一芯片表面形成貫穿P型氮化鎵層、發(fā)光層直到N型氮化鎵層表面的N電極孔；
[0018]步驟四、在外延層和反射層的表面覆蓋第一絕緣層，第一絕緣層填充溝槽和N電極孔；
[0019]步驟五、在第一絕緣層表面打孔，形成深至反射層表面的P型接觸孔和深至N型氮化鎵層表面的N型接觸孔；
[0020]步驟六、在第一絕緣層上形成具有布線圖案的P引線電極、N引線電極和PN引線連接電極，在第一芯片表面上的部分第一絕緣層上以及P型接觸孔內(nèi)沉積P引線電極，在第M芯片表面上的部分第一絕緣層上以及N型接觸孔內(nèi)沉積N引線電極，在相鄰芯片的部分第一絕緣層上以及N型接觸孔、P型接觸孔內(nèi)沉積PN引線連接電極，PN引線連接電極依次將第i芯片的N型氮化鎵層和第i+Ι芯片的反射層進行串聯(lián)電連接，i = 1，…，M，其中每兩個相互串聯(lián)的芯片的PN引線連接電極彼此相互獨立；在所述P引線電極和/或N引線電極和/或PN引線連接電極上形成貫穿至所述第一絕緣層表面的環(huán)形的散熱凹槽；
[0021]步驟七，形成第二絕緣層，第二絕緣層覆蓋P引線電極、N引線電極及PN引線連接電極的表面以及位于P引線電極、N引線電極和PN引線連接電極彼此之間的第一絕緣層的表面，并填充滿散熱凹槽；
[0022]步驟八、在第二絕緣層形成與第M芯片上的N引線電極表面連接的N引線電極接觸孔、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、以及貫穿至P引線電極和/或N引線電極和/或PN引線連接電極表面的散熱孔，所述散熱孔在水平面上的投影位于散熱凹槽內(nèi)；
[0023]步驟九、在部分第二絕緣層表面上及N引線電極接觸孔內(nèi)形成N焊盤，在部分第二絕緣層表面上及P引線電極接觸孔內(nèi)形成P焊盤，N焊盤通過N引線電極接觸孔與和N引線電極相接觸，P焊盤通過P引線電極接觸孔和P引線電極相接觸，所述散熱孔內(nèi)填充導熱柱，所述導熱柱與所述P焊盤及N焊盤相連。
[0024]本發(fā)明的倒裝高壓LED芯片的制備方法，N焊盤和P焊盤部分填充滿散熱孔形成導熱柱。
[0025]由以上技術方案可知，本發(fā)明在P焊盤和N焊盤與引線電極和/或引線連接電極之間設置導熱柱，導熱柱與引線電極和/或引線連接電極和P焊盤、N焊盤相接觸，導熱柱可以直接將發(fā)光層產(chǎn)生的熱量導出至P焊盤和N焊盤，不必再經(jīng)過第二絕緣層，使得高壓芯片散熱速度更快，散熱效果更好，發(fā)熱少；而且P焊盤和N焊盤倒裝接觸面積大，且發(fā)光層離基板近，可以很容易的將熱量導出。此外，第二絕緣層優(yōu)選采用具備一定彈性的材料，能夠吸收導致LED高壓芯片內(nèi)部損害的熱應力，從而保證LED高壓芯片工作的可靠性。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明實施例高壓LED芯片形成外延層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3為高壓LED芯片形成反射層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖4a為高壓LED芯片形成溝槽和N電極孔的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖4b為形成溝槽和N電極的孔高壓LED芯片的俯視圖；
[0031]圖5為高壓LED芯片形成第一絕緣層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖6a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；
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