專利名稱：一種高導(dǎo)通電壓倒裝led集成芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高導(dǎo)通電壓倒裝LED集成芯片。
背景技術(shù)：
倒裝芯片技術(shù)是當(dāng)今最先進(jìn)的微電子封裝技術(shù)之一，它既是一種芯片互 連技術(shù)，又是一種理想的芯片粘接技術(shù)，它將電路組裝密度提升到了一個(gè)新 的高度。在所有表面安裝技術(shù)中，倒裝芯片可以達(dá)到最小、最薄的封裝，隨 著電子產(chǎn)品體積的進(jìn)一步縮小，倒裝芯片的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛。將LED裸 芯片倒扣在襯底上的封裝形式稱為倒裝LED。傳統(tǒng)的倒裝LED單顆采用面積 較大的功率型LED芯片，成本較高，由于芯片面積較大，熱源集中，因此散 熱效果不好；同時(shí)，這種倒裝LED較難實(shí)現(xiàn)多芯片集成。
目前還出現(xiàn)了用擴(kuò)散隔離法制造的在硅襯底上帶靜電保護(hù)二極管的倒裝 LED集成芯片，當(dāng)LED集成芯片的裸芯片串聯(lián)的集成度較高時(shí)，即LED集 成芯片的裸芯片串聯(lián)數(shù)量較多時(shí)，整個(gè)LED集成芯片的額定電壓較高，此時(shí) 硅襯底內(nèi)與LED正負(fù)極相聯(lián)接的擴(kuò)散層與硅襯底內(nèi)的阱區(qū)及硅襯底之間形成 的寄生晶閘管易發(fā)生發(fā)射極與集電極之間導(dǎo)通漏電而產(chǎn)生耐壓不足的現(xiàn)象， 同時(shí)也使本應(yīng)絕緣的硅襯底也帶有電位，故當(dāng)整個(gè)集成芯片二次封裝在金屬 殼內(nèi)以后，金屬殼也容易產(chǎn)生電位，難以再進(jìn)一步將己二次封裝好的集成芯 片再進(jìn)行串聯(lián)應(yīng)用，以上幾點(diǎn)使得整個(gè)LED集成芯片在高壓時(shí)容易出現(xiàn)不穩(wěn) 定，甚至根本達(dá)不到額定電壓，致使芯片的亮度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。尤其是當(dāng) 將整個(gè)芯片設(shè)計(jì)成兩極直接接于220V或110V的交流電源應(yīng)用時(shí)，即若干個(gè) LED裸芯片串聯(lián)或串并聯(lián)組合連接時(shí)，漏電現(xiàn)象更是嚴(yán)重。因此，現(xiàn)有的LED 集成芯片的耐高壓性能不好。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種成本
低、易于集成、散熱效果好、耐高壓性能好的高導(dǎo)通電壓倒裝LED集成芯片。
本實(shí)用新型所采用的第一種技術(shù)方案是本實(shí)用新型包括若干個(gè)LED裸 芯片和硅襯底，所述LED裸芯片包括襯底和N型外延層、P型外延層，所述 硅襯底的正面沉積有導(dǎo)熱絕緣層II，所述導(dǎo)熱絕緣層II上沉積有金屬層，各 所述LED裸芯片對(duì)應(yīng)的所述P型外延層、所述N型外延層分別通過(guò)焊球倒 裝焊接在兩個(gè)分離的所述金屬層上，若干個(gè)所述LED裸芯片之間通過(guò)所述金 屬層相連接組成電路。
進(jìn)一步，所述硅襯底的正面向內(nèi)擴(kuò)散有一層N+擴(kuò)散層。 所述導(dǎo)熱絕緣層II由氮化硅層或二氧化硅層或氮化硅層與二氧化硅層組 合構(gòu)成。
所述硅襯底的背面還有由一層或多層金屬構(gòu)成的散熱層，所述金屬層的 外表面為反光面，所述硅襯底為P型或N型，所述焊球?yàn)榻鹎蛩ɑ蜚~球栓或 錫球，所述金屬層為鋁或銅或硅鋁合金，若干個(gè)所述LED裸芯片之間串聯(lián)或 并聯(lián)或串并聯(lián)組合連接。
本實(shí)用新型所采用的第二種技術(shù)方案是本實(shí)用新型包括若干個(gè)LED裸 芯片和硅襯底，所述LED裸芯片包括襯底和N型外延層、P型外延層，所述 硅襯底的正面向內(nèi)擴(kuò)散有一層N+擴(kuò)散層，所述N+擴(kuò)散層上生長(zhǎng)有一層導(dǎo)熱 絕緣層I，所述導(dǎo)熱絕緣層I上沉積有金屬層，各所述LED裸芯片對(duì)應(yīng)的所 述P型外延層、所述N型外延層分別通過(guò)焊球倒裝焊接在兩個(gè)分離的所述金 屬層上，若干個(gè)所述LED裸芯片之間通過(guò)所述金屬層相連接組成電路。
所述導(dǎo)熱絕緣層I與所述金屬層之間沉積有導(dǎo)熱絕緣層n 。
所述導(dǎo)熱絕緣層II由氮化硅層或二氧化硅層或氮化硅層與二氧化硅層組合構(gòu)成。
所述硅襯底的背面還有由一層或多層金屬構(gòu)成的散熱層，所述金屬層的 外表面為反光面，所述硅襯底為P型或N型，所述焊球?yàn)榻鹎蛩ɑ蜚~球栓或
錫球，所述金屬層為鋁或銅或硅鋁合金，若干個(gè)所述LED裸芯片之間串聯(lián)或
并聯(lián)或串并聯(lián)組合連接。
本實(shí)用新型的有益效果是由于本實(shí)用新型的高導(dǎo)通電壓倒裝LED集成 芯片若干個(gè)所述LED裸芯片之間通過(guò)所述金屬層相連接組成電路，若干個(gè)所 述LED裸芯片之間可以串聯(lián)或并聯(lián)或串并聯(lián)組合連接，多個(gè)所述LED裸芯 片分布面積廣，發(fā)光效果更好，且制造成本比采用單顆面積較大的功率型LED 芯片更低；另外，本實(shí)用新型使用到集成電路的光刻、氧化、蝕刻等技術(shù)， 所以所述金屬層的尺寸比現(xiàn)有在線路板上直接安裝若干個(gè)LED的技術(shù)的金屬 層尺寸更小，其占用面積較小，可實(shí)現(xiàn)小芯片集成，以達(dá)到降低成本的目的， 故本實(shí)用新型成本低、易于集成；
由于本實(shí)用新型所述硅襯底上生成有導(dǎo)熱絕緣層(所述導(dǎo)熱絕緣層I及 所述導(dǎo)熱絕緣層II),所述導(dǎo)熱絕緣層上沉積有金屬層，各所述LED裸芯片 對(duì)應(yīng)的所述P型外延層、所述N型外延層分別通過(guò)焊球倒裝焊接在兩個(gè)分離 的所述金屬層上，若干個(gè)所述LED裸芯片之間通過(guò)所述金屬層相連接組成電 路，每個(gè)所述LED裸芯片通過(guò)與其相接的兩個(gè)所述焊球?qū)崃總鞯剿鼋饘?層，并通過(guò)所述導(dǎo)熱絕緣層將熱量傳給所述硅襯底及所述散熱層，所述導(dǎo)熱 絕緣層由氮化硅層或二氧化硅層或氮化硅層與二氧化硅層組合構(gòu)成，其導(dǎo)熱 系數(shù)比一般導(dǎo)熱膠高數(shù)10倍至100多倍，同時(shí)所述導(dǎo)熱絕緣層的厚度薄，因 此導(dǎo)熱性好，所述金屬層及所述散熱層的面積較大，熱源較分散，散熱效果 好，使用壽命長(zhǎng)，故本實(shí)用新型導(dǎo)熱性好、散熱效果好、使用壽命長(zhǎng)；
由于本實(shí)用新型所述硅襯底和所述金屬層之間有導(dǎo)熱絕緣層，所述導(dǎo)熱 絕緣層在保證導(dǎo)熱性良好的同時(shí)，提供了滿足需要的絕緣性能，經(jīng)試驗(yàn)，當(dāng) 將數(shù)個(gè)串聯(lián)的集成芯片再串聯(lián)后的兩極直接接于220V或110V的交流電源應(yīng)用時(shí)，本實(shí)用新型能夠滿足耐高壓要求不漏電，故本實(shí)用新型耐高壓性能好， 為L(zhǎng)ED集成芯片直接接于市電應(yīng)用提供了廣闊的前景；
由于本實(shí)用新型所述金屬層下為導(dǎo)熱絕緣層，所述導(dǎo)熱絕緣層上各所述
LED裸芯片對(duì)應(yīng)的所述金屬層的極性不一定相同，因此各個(gè)所述LED裸芯片 相互間可以產(chǎn)生串聯(lián)或并聯(lián)或串并聯(lián)組合連接的多種電路連接方式，避免了 現(xiàn)有的采用在一塊金屬襯底上各個(gè)LED裸芯片只能并聯(lián)連接無(wú)法實(shí)現(xiàn)串聯(lián)及 串并聯(lián)組合連接的弊端，故本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)多種連接方式；
由于本實(shí)用新型所述金屬層的外表面為反光面，所述LED裸芯片的PN 結(jié)在底面發(fā)出的光線遇到所述金屬層會(huì)發(fā)生反射，反射的光線又從正面射出， 這樣從所述LED裸芯片的PN結(jié)的底面發(fā)出的光得到了有效利用，減少了底 面光的浪費(fèi)，提高了發(fā)光效率，故本實(shí)用新型發(fā)光效率高、正面出光強(qiáng)度高。


圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一高導(dǎo)通電壓倒裝LED集成芯片的斷面結(jié)構(gòu)示 意圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例一高導(dǎo)通電壓倒裝LED集成芯片的制造方法中 步驟(a)完成后的斷面結(jié)構(gòu)示意圖3、圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例一高導(dǎo)通電壓倒裝LED集成芯片的制造 方法中步驟(b)過(guò)程的斷面結(jié)構(gòu)示意圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例一高導(dǎo)通電壓倒裝LED集成芯片的制造方法中 步驟(b')完成后的斷面結(jié)構(gòu)示意圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例二高導(dǎo)通電壓倒裝LED集成芯片的斷面結(jié)構(gòu)示 意圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例二高導(dǎo)通電壓倒裝LED集成芯片的制造方法中 步驟(a)完成后的斷面結(jié)構(gòu)示意圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例二高導(dǎo)通電壓倒裝LED集成芯片的制造方法中步驟(b)完成后的斷面結(jié)構(gòu)示意圖
圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例二高導(dǎo)通電壓倒裝LED集成芯片的制造方法中 步驟(b')完成后的斷面結(jié)構(gòu)示意圖
圖10、圖11是本實(shí)用新型實(shí)施例二高導(dǎo)通電壓倒裝LED集成芯片的制 造方法中步驟(c)過(guò)程的斷面結(jié)構(gòu)示意圖
圖12是本實(shí)用新型實(shí)施例二高導(dǎo)通電壓倒裝LED集成芯片的制造方法 中步驟(c')完成后的斷面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)施例的高導(dǎo)通電壓倒裝LED集成芯片包括若干個(gè)LED 裸芯片1和硅襯底2，所述LED裸芯片1包括藍(lán)寶石(A1203)襯底10和氮 化鎵(GaN) N型外延層11、 P型外延層12，當(dāng)然，所述襯底IO也可以為碳 化硅(SiC)等其他材料的襯底，所述硅襯底2為P型硅襯底，所述硅襯底2 上沉積有導(dǎo)熱絕緣層I15，所述導(dǎo)熱絕緣層I15由氮化硅層構(gòu)成，氮化硅的導(dǎo) 熱系數(shù)很高，其導(dǎo)熱系數(shù)比一般導(dǎo)熱膠高100多倍，同時(shí)所述導(dǎo)熱絕緣層I15 的厚度薄，因此導(dǎo)熱性好，能夠起到良好的導(dǎo)熱及散熱作用，同時(shí)氮化硅的 絕緣性好，使得本實(shí)用新型的集成芯片的耐高壓性好，所述導(dǎo)熱絕緣層I15 上沉積有金屬層6，所述金屬層6的外表面為反光面，所述金屬層6為鋁， 當(dāng)然也可以采用銅或硅鋁合金，所述金屬層6既是電極、導(dǎo)電體，又是LED 的散熱片，還是底面光線的反光體，所述硅襯底2的背面還有由包含鈦、鎳、 銀材料構(gòu)成的散熱層7，當(dāng)然所述散熱層7也可以由一層金屬鋁構(gòu)成，各所 述LED裸芯片1對(duì)應(yīng)的所述P型外延層12、所述N型外延層11分別通過(guò)焊 球80、 81倒裝焊接在兩個(gè)分離的所述金屬層6上，所述焊球80、 81為金球 栓，當(dāng)然也可以為銅球栓或錫球，若干個(gè)所述LED裸芯片1之間通過(guò)所述金 屬層6相連接組成全串聯(lián)的電路。當(dāng)然，所述硅襯底2也可以為N型硅襯底，所述導(dǎo)熱絕緣層II5也可以 由沉積的二氧化硅層構(gòu)成，其導(dǎo)熱系數(shù)比一般導(dǎo)熱膠高數(shù)10倍，或者由氮化
硅層與二氧化硅層組合構(gòu)成，若干個(gè)所述LED裸芯片1之間也可以通過(guò)所述 金屬層6相連接組成并聯(lián)或串并聯(lián)組合連接的電路。
另外，所述硅襯底2的正面也可以向內(nèi)擴(kuò)散有一層N+擴(kuò)散層3。 每個(gè)所述LED裸芯片1通過(guò)與其相接的兩個(gè)所述焊球80、 81將熱量傳 到所述金屬層6，并通過(guò)所述導(dǎo)熱絕緣層II5將熱量傳給所述硅襯底2及所述 散熱層7，所述金屬層6及所述散熱層7的面積較大，熱源較分散，散熱效 果好，使用壽命長(zhǎng)；所述導(dǎo)熱絕緣層I15在保證導(dǎo)熱性良好的同時(shí)，提供了 滿足需要的絕緣性能，經(jīng)試驗(yàn)，當(dāng)將數(shù)個(gè)串聯(lián)的集成芯片再串聯(lián)后的兩極直 接接于220V或110V的交流電源應(yīng)用時(shí)，本實(shí)用新型的高導(dǎo)通電壓倒裝LED 集成芯片能夠滿足耐高壓要求不漏電，為L(zhǎng)ED集成芯片直接接于市電應(yīng)用提 供了廣闊的前景。
如圖1 圖5所示，本實(shí)施例的高導(dǎo)通電壓倒裝LED集成芯片的制造方 法包括以下步驟
(a)形成導(dǎo)熱絕緣層II:采用低壓氣相法在所述硅襯底2的正面沉積 厚度為3500埃的氮化硅層，即形成所述導(dǎo)熱絕緣層I15，所述氮化硅層的厚 度范圍可控制在1000 6000埃，所述氮化硅層的厚度隨耐壓要求的提高而增 加，厚度一般是按照每100V耐壓需要1000埃的所述氮化硅層進(jìn)行控制，此 步驟最后形成的斷面圖如圖2所示；當(dāng)然，所述導(dǎo)熱絕緣層I15也可以通過(guò) 沉積二氧化硅形成，二氧化硅層的厚度范圍可控制在1500 8000埃，所述二 氧化硅層的厚度隨耐壓要求的提高而增加，厚度一般是按照每100V耐壓需 要1500埃的所述二氧化硅層進(jìn)行控制；同理，所述導(dǎo)熱絕緣層II5也可以由 氮化硅層與二氧化硅層組合構(gòu)，其厚度范圍可按照上述規(guī)律進(jìn)行控制成，比 如先沉積形成400 8000埃的二氧化硅層再沉積形成厚度為1000 6000埃的 氮化硅層，或者先形成1000-6000埃的氮化硅層再形成厚度為1500-8000埃的二氧化硅層；
(b) 形成金屬層以濺射或蒸鍍的方法沉積厚度為12000埃的金屬層，
如圖3所示，所述金屬層的厚度范圍可控制在5000 40000埃，然后在光刻 機(jī)上利用金屬光刻掩模版通過(guò)光刻膠9進(jìn)行光刻，再用半導(dǎo)體工藝常用的干 法蝕刻工藝對(duì)金屬層進(jìn)行蝕刻，當(dāng)然，也可以采用濕法蝕刻對(duì)金屬層進(jìn)行蝕 刻，蝕刻后剩余的金屬層與倒裝后的LED構(gòu)成串聯(lián)或并聯(lián)或串并聯(lián)組合連接 電路的所述金屬層6，如圖4所示；
(b')形成散熱層先將所述硅襯底2的背面用研磨的方法減薄，將所 述硅襯底2的厚度由400 650微米減薄至200 250微米，以提高散熱能力， 再用金屬濺射或蒸鍍的方法沉積一層鋁金屬層或包含鈦、鎳、銀材料的多層 金屬層于所述硅襯底2的背面，形成所述散熱層7，此步驟最后形成的斷面 圖如圖5所示；
(c) LED裸芯片封裝對(duì)于每個(gè)所述LED裸芯片1，植金球栓于兩個(gè) 分離的所述金屬層6上，再通過(guò)超聲鍵合將若干個(gè)所述LED裸芯片1倒裝在 金球栓上，當(dāng)然金球栓也可以采用銅球栓或錫球代替，當(dāng)采用錫球時(shí)，需通 過(guò)回流焊將若干個(gè)所述LED裸芯片1倒裝在錫球上，此步驟最后形成的斷面 圖如圖l所示。
如果所述硅襯底2的正面向內(nèi)擴(kuò)散有一層N+擴(kuò)散層3，則其制造方法還 需在步驟(a)之前進(jìn)行以下步驟
(a0)形成N+擴(kuò)散層在高溫?cái)U(kuò)散爐管內(nèi)在90(TC 100(rC下對(duì)所述硅 襯底2的正面摻雜N型雜質(zhì)磷，形成內(nèi)阻為10 40 Q /□的所述N十?dāng)U散層3 ， 當(dāng)然，也可以用離子注入法將雜質(zhì)磷離子或砷離子注入所述硅襯底2中，再 在高溫下驅(qū)入所述硅襯底2，此步驟最后形成的斷面圖參見圖7。
如圖6所示，本實(shí)施例的高導(dǎo)通電壓倒裝LED集成芯片包括若干個(gè)LED 裸芯片1和硅襯底2，所述LED裸芯片1包括藍(lán)寶石(A1203)襯底10和氮化鎵(GaN) N型外延層11、 P型外延層12，當(dāng)然，所述襯底IO也可以為碳 化硅(SiC)等其他材料的襯底，所述硅襯底2為P型硅襯底，所述硅襯底2 的正面向內(nèi)擴(kuò)散有一層N+擴(kuò)散層3，所述N+擴(kuò)散層3上生長(zhǎng)有一層導(dǎo)熱絕 緣層I 4，所述導(dǎo)熱絕緣層I 4上生成有導(dǎo)熱絕緣層I15，所述導(dǎo)熱絕緣層I 4 由二氧化硅構(gòu)成，所述導(dǎo)熱絕緣層I15由氮化硅構(gòu)成，二氧化硅及氮化硅的 導(dǎo)熱系數(shù)較高，其導(dǎo)熱系數(shù)比一般導(dǎo)熱膠高數(shù)10倍至100多倍，同時(shí)所述導(dǎo) 熱絕緣層I4及所述導(dǎo)熱絕緣層II5的厚度薄，因此導(dǎo)熱性好，能夠起到良好 的導(dǎo)熱及散熱作用，同時(shí)二氧化硅及氮化硅的絕緣性好，使得本實(shí)用新型的 集成芯片的耐高壓性好，所述導(dǎo)熱絕緣層II5上沉積有金屬層6，所述金屬層 6的外表面為反光面，所述金屬層6為鋁，當(dāng)然也可以采用銅或硅鋁合金， 所述金屬層6既是電極、導(dǎo)電體，又是LED的散熱片，還是底面光線的反光 體，所述硅襯底2的背面還有由包含鈦、鎳、銀材料構(gòu)成的散熱層7，當(dāng)然 所述散熱層7也可以由一層金屬鋁構(gòu)成，各所述LED裸芯片1對(duì)應(yīng)的所述P 型外延層12、所述N型外延層11分別通過(guò)焊球80、 81倒裝焊接在兩個(gè)分離 的所述金屬層6上，所述焊球80、 81為金球栓，當(dāng)然也可以為銅球栓或錫球， 若干個(gè)所述LED裸芯片1之間通過(guò)所述金屬層6相連接組成全串聯(lián)的電路。 當(dāng)然，所述硅襯底2也可以為N型硅襯底，所述導(dǎo)熱絕緣層II5也可以 由沉積的二氧化硅層或者由氮化硅層與二氧化硅層組合構(gòu)成，若干個(gè)所述 LED裸芯片1之間也可以通過(guò)所述金屬層6相連接組成并聯(lián)或串并聯(lián)組合連 接的電路。
另外，所述導(dǎo)熱絕緣層I15甚至可以省略，而只有一個(gè)導(dǎo)熱絕緣層，即 所述導(dǎo)熱絕緣層I 4。
每個(gè)所述LED裸芯片1通過(guò)與其相接的兩個(gè)所述焊球80、 81將熱量傳 到所述金屬層6，并依次通過(guò)所述導(dǎo)熱絕緣層I15、所述導(dǎo)熱絕緣層I4、所 述N+擴(kuò)散層3將熱量傳給所述硅襯底2及所述散熱層7，所述金屬層6及所 述散熱層7的面積較大，熱源較分散，散熱效果好，使用壽命長(zhǎng)；所述導(dǎo)熱絕緣層I15及所述導(dǎo)熱絕緣層I 4在保證導(dǎo)熱性良好的同時(shí)，提供了滿足需要 的絕緣性能，經(jīng)試驗(yàn)，當(dāng)將數(shù)個(gè)串聯(lián)的集成芯片再串聯(lián)后的兩極直接接于
220V或110V的交流電源應(yīng)用時(shí)，本實(shí)用新型的高導(dǎo)通電壓倒裝LED集成芯 片能夠滿足耐高壓要求不漏電，為L(zhǎng)ED集成芯片直接接于市電應(yīng)用提供了廣 闊的前景。
如圖6 圖12所示，本實(shí)施例的高導(dǎo)通電壓倒裝LED集成芯片的制造方 法包括以下步驟
(a) 形成N+擴(kuò)散層在高溫?cái)U(kuò)散爐管內(nèi)在90(TC 100(TC下對(duì)所述硅 襯底2的正面摻雜N型雜質(zhì)磷，形成內(nèi)阻為10 40 Q /□的所述N+擴(kuò)散層3， 當(dāng)然，也可以用離子注入法將雜質(zhì)磷離子或砷離子注入所述硅襯底2中，再 在高溫下驅(qū)入所述硅襯底2，此步驟最后形成的斷面圖如圖7所示；
(b) 形成導(dǎo)熱絕緣層I :將所述硅襯底2的正面在氧化爐管內(nèi)在900 。C 110(TC下采用濕氧法熱氧化生長(zhǎng)出厚度為6000埃的氧化層，所述氧化層 的厚度范圍可控制在400 8000埃，形成所述導(dǎo)熱絕緣層I4，所述氧化層的 厚度隨耐壓要求的提高而增加，厚度一般是按照每100V耐壓需要1500埃的 所述氧化層進(jìn)行控制，此步驟最后形成的斷面圖如圖8所示；
(b')形成導(dǎo)熱絕緣層II:采用低壓氣相法在所述硅襯底2的正面沉積 厚度為1500埃的氮化硅層，即形成所述導(dǎo)熱絕緣層I15，所述氮化硅層的厚 度范圍可控制在1000 6000埃，所述氮化硅層的厚度隨耐壓要求的提高而增 加，厚度一般是按照每IOOV耐壓需要IOOO埃的所述氮化硅層進(jìn)行控制，此 步驟最后形成的斷面圖如圖9所示；當(dāng)然，所述導(dǎo)熱絕緣層I15也可以通過(guò) 沉積二氧化硅形成，二氧化硅層的厚度范圍可控制在1500 8000埃，所述二 氧化硅層的厚度隨耐壓要求的提高而增加，厚度一般是按照每100V耐壓需 要1500埃的所述二氧化硅層進(jìn)行控制；同理，所述導(dǎo)熱絕緣層II5也可以由 氮化硅層與二氧化硅層組合構(gòu)成，其厚度范圍可按照上述規(guī)律進(jìn)行控制，比 如先形成400 8000埃的二氧化硅層再形成厚度為1000 6000埃的氮化硅層，或者先形成1000 6000埃的氮化硅層再形成厚度為1500~8000埃的二氧 化硅層；
(c) 形成金屬層以濺射或蒸鍍的方法沉積厚度為12000埃的金屬層， 如圖10所示，所述金屬層的厚度范圍可控制在5000 40000埃，然后在光刻 機(jī)上利用金屬光刻掩模版通過(guò)光刻膠9進(jìn)行光刻，再用半導(dǎo)體工藝常用的干 法蝕刻工藝對(duì)金屬層進(jìn)行蝕刻，當(dāng)然，也可以采用濕法蝕刻對(duì)金屬層進(jìn)行蝕 刻，蝕刻后剩余的金屬層構(gòu)成與倒裝后的LED串聯(lián)或并聯(lián)或串并聯(lián)組合連接 電路的所述金屬層6，如圖11所示；
(c')形成散熱層先將所述硅襯底2的背面用研磨的方法減薄，將所 述硅襯底2的厚度由400 650微米減薄至200 250微米，以提高散熱能力， 再用金屬濺射或蒸鍍的方法沉積一層鋁金屬層或包含鈦、鎳、銀材料的多層 金屬層于所述硅襯底2的背面，形成所述散熱層7，此步驟最后形成的斷面 圖如圖12所示；
(d) LED裸芯片封裝對(duì)于每個(gè)所述LED裸芯片1，植金球栓于兩個(gè) 分離的所述金屬層6上，再通過(guò)超聲鍵合將若干個(gè)所述LED裸芯片1倒裝在 金球栓上，當(dāng)然金球栓也可以采用銅球栓或錫球代替，當(dāng)采用錫球時(shí)，需通 過(guò)回流焊將若干個(gè)所述LED裸芯片1倒裝在錫球上，此步驟最后形成的斷面 圖如圖6所示。
本實(shí)用新型的高導(dǎo)通電壓倒裝LED集成芯片將若干個(gè)所述LED裸芯片1 集成在一個(gè)所述硅襯底2上，散熱效果好、使用壽命長(zhǎng)，提高了發(fā)光效率， 成本低，易于實(shí)現(xiàn)多芯片集成，耐高壓性能好，尤其能耐220V或110V的交 流市電電壓，為L(zhǎng)ED集成芯片的應(yīng)用提供了廣闊的前景；同理，采用本實(shí)用 新型的制造方法制造的高導(dǎo)通電壓倒裝LED集成芯片具有上述優(yōu)點(diǎn)，且該方 法工藝簡(jiǎn)便，產(chǎn)品質(zhì)量好。
本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于LED集成芯片領(lǐng)域。
權(quán)利要求1、一種高導(dǎo)通電壓倒裝LED集成芯片，包括若干個(gè)LED裸芯片(1)和硅襯底(2)，所述LED裸芯片(1)包括襯底(10)和N型外延層(11)、P型外延層(12)，其特征在于所述硅襯底(2)的正面沉積有導(dǎo)熱絕緣層II(5)，所述導(dǎo)熱絕緣層II(5)上沉積有金屬層(6)，各所述LED裸芯片(1)對(duì)應(yīng)的所述P型外延層(12)、所述N型外延層(11)分別通過(guò)焊球(80、81)倒裝焊接在兩個(gè)分離的所述金屬層(6)上，若干個(gè)所述LED裸芯片(1)之間通過(guò)所述金屬層(6)相連接組成電路。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)通電壓倒裝LED集成芯片，其特征在于所 述硅襯底(2)的正面向內(nèi)擴(kuò)散有一層N+擴(kuò)散層(3)。
3、 一種高導(dǎo)通電壓倒裝LED集成芯片，包括若干個(gè)LED裸芯片(1)和硅 襯底(2)，所述LED裸芯片(1)包括襯底(10)和N型外延層(11)、 P 型外延層(12)，其特征在于所述硅襯底(2)的正面向內(nèi)擴(kuò)散有一層 N+擴(kuò)散層(3)，所述N+擴(kuò)散層(3)上生長(zhǎng)有一層導(dǎo)熱絕緣層I (4)， 所述導(dǎo)熱絕緣層I (4)上沉積有金屬層(6)，各所述LED裸芯片(1) 對(duì)應(yīng)的所述P型外延層(12)、所述N型外延層(11)分別通過(guò)焊球(80、 81)倒裝焊接在兩個(gè)分離的所述金屬層(6)上，若干個(gè)所述LED裸芯片(1)之間通過(guò)所述金屬層(6)相連接組成電路。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高導(dǎo)通電壓倒裝LED集成芯片，其特征在于所 述導(dǎo)熱絕緣層I (4)與所述金屬層(6)之間沉積有導(dǎo)熱絕緣層II (5)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的高導(dǎo)通電壓倒裝LED集成芯片，其特征 在于所述導(dǎo)熱絕緣層II (5)由氮化硅層或二氧化硅層或氮化硅層與二 氧化硅層組合構(gòu)成。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的高導(dǎo)通電壓倒裝LED集成芯片，其 特征在于所述硅襯底(2)的背面還有由一層或多層金屬構(gòu)成的散熱層(7)。
7、根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的高導(dǎo)通電壓倒裝LED集成芯片，其 特征在于所述金屬層(6)的外表面為反光面，所述硅襯底(2)為P型 或N型，所述焊球(80、 81)為金球栓或銅球栓或錫球，所述金屬層(6) 為鋁或銅或硅鋁合金，若干個(gè)所述LED裸芯片(1)之間串聯(lián)或并聯(lián)或串 并聯(lián)組合連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種成本低、易于集成、散熱效果好、耐高壓性能好的高導(dǎo)通電壓倒裝LED集成芯片。該集成芯片包括若干個(gè)LED裸芯片(1)和硅襯底(2)，LED裸芯片(1)包括襯底(10)和N型外延層(11)、P型外延層(12)，硅襯底(2)上生成有至少一層導(dǎo)熱絕緣層，導(dǎo)熱絕緣層上沉積有金屬層(6)，各LED裸芯片(1)對(duì)應(yīng)的P型外延層(12)、N型外延層(11)分別通過(guò)焊球(80、81)倒裝焊接在兩個(gè)分離的金屬層(6)上，若干個(gè)LED裸芯片(1)之間通過(guò)金屬層(6)相連接組成電路。本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于LED集成芯片領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H01L23/48GK201222499SQ20082004893
公開日2009年4月15日 申請(qǐng)日期2008年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月6日
發(fā)明者吳緯國(guó) 申請(qǐng)人:廣州南科集成電子有限公司