倒裝高壓led芯片的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型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。
【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)直接高壓驅動，從而節(jié)省LED驅動的成本。
[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芯片的結構出了進一步的改進。例如，專利申請?zhí)枮?01310465534.7的中國實用新型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。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的是提供一種能夠改善散熱問題的倒裝高壓LED芯片。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取如下的技術解決方案:
[0006]倒裝高壓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；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]本實用新型的倒裝高壓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。
[0008]本實用新型的倒裝高壓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、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、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；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引線電極接觸孔內與所述P引線電極連接。
[0009]本實用新型的倒裝高壓LED芯片的第一絕緣層沿芯片周邊側壁與襯底貼合。
[0010]本實用新型的倒裝高壓LED芯片的第二絕緣層沿芯片周邊側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。
[0011]本實用新型的倒裝高壓LED芯片的N焊盤與P焊盤表面上覆蓋有錫膏層。
[0012]本實用新型的倒裝高壓LED芯片的錫膏層的厚度為50?lOOum。
[0013]由以上技術方案可知，本實用新型在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】
[0014]圖1為本實用新型實施例的結構示意圖；
[0015]圖2為本實用新型實施例高壓LED芯片形成外延層的結構示意圖；
[0016]圖3為高壓LED芯片形成反射層的結構示意圖；
[0017]圖4a為高壓LED芯片形成溝槽和N電極孔的結構示意圖；
[0018]圖4b為形成溝槽和N電極的孔高壓LED芯片的俯視圖；
[0019]圖5為高壓LED芯片形成第一絕緣層的結構示意圖；
[0020]圖6a為高壓LED芯片形成P型接觸孔和N型接觸孔的結構示意圖；
[0021]圖6b為形成P型接觸孔和N型接觸孔的高壓LED芯片的俯視圖；
[0022]圖7a為高壓LED芯片形成N引線電極、PN引線連接電極和P引線電極的結構示意圖；
[0023]圖7b為形成N引線電極、PN引線連接電極和P引線電極的高壓LED芯片的俯視圖；
[0024]圖8為高壓LED芯片形成第二絕緣層的結構示意圖；
[0025]圖9a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構示意圖；
[0026]圖9b為形成N引線電極接觸孔和P引線電極接觸孔的高壓LED芯片的俯視圖。
[0027]以下結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細地說明。
【具體實施方式】
[0028]如圖1所示，本實用新型的倒裝高壓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立的M個芯片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構成每個芯片的外延層2。每個芯片由溝槽3隔離開，溝槽3的深度至襯底I表面。在每個芯片的外延層2及反射層15表面覆蓋第一絕緣層16。第一絕緣層16上形成與第一芯片的反射層15電連接的P引線電極31、與第M芯片的N型氮化鎵層11電連接的N引線電極32以及將一個芯片的N型氮化鎵層和相鄰一個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和/或N引線電極32和/或PN引線連接電極33上形成貫穿至第一絕緣層16表面的環(huán)形的散熱凹槽65。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第一絕緣層16表面上覆蓋有第二絕緣層22，第二絕緣層22填充滿散熱凹槽65，第二絕緣層22上形成貫穿至引線電極和/或引線連接電極表面的散熱孔45，該散熱孔45在水平面(垂直于其軸線的平面)上的投影位于散熱凹槽65內。散熱孔的外邊緣位于散熱凹槽區(qū)域內，也包括其外邊緣正好位于散熱凹槽的內邊緣上。第二絕緣層22上形成與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，散熱孔45內填充有導熱柱55，導熱柱55連接引線電極和N焊盤26及P焊盤27。
[0029]下面結合附圖，對本實用新型實施例的倒裝高壓LED芯片的制備方法進行說明，該制備方法包括以下步驟:
[0030]步驟一、如圖2所示，提供襯底1，本實施例的襯底I為藍寶石襯底，通過MOCVD (Metal-organic Chemical Vapor Deposit1n，金屬有機化合物化學氣相沉淀)在襯底I表面上生長外延層2，外延層2生長過程依次為:在襯底I表面生長N型氮化鎵層11，在N型氮化鎵層11上生長發(fā)光層12，在發(fā)光層12上生長P型氮化鎵層13 ;
[0031]步驟二、如圖3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；
[0032]步驟三、如圖4a和圖4b所示，通過對外延層采用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，在外延層上設置溝槽，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)；對每一芯片10進行刻蝕，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)量可以為多個并且在芯片表面均勻分布；
[0033]步驟四、如圖5所示，通過濺射或噴涂工藝在外延層和反射層的表面覆蓋第一絕緣層16，且第一絕緣層16同時填充溝槽和N電極孔，第一絕緣層16使每個芯片都相互絕緣；第一絕緣層厚度為Ium?2um，其材料可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DBR或硅膠或樹脂或丙烯酸，布拉格反射層為二氧化硅S12和二氧化鈦T1 2的多層交替結構；此外，第一絕緣層材料還可優(yōu)選為有機硅膠，有機硅膠本身具備極高的填充微米級空洞能力，能有效填充溝槽和N電極孔所留下的空洞，減少此類空洞對光形成的發(fā)射，提高芯片發(fā)光效率并且防止芯片間漏電；第一絕緣層沿芯片周邊側壁與襯底貼合，將每芯片完全包裹；
[0034]步驟五