高壓倒裝led芯片及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種高壓倒裝LED芯片及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(Light Emitting D1de，簡稱LED)是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，由鎵(Ga)與砷(As)、磷⑵、氮(N)、銦(In)的化合物組成，利用半導(dǎo)體PN結(jié)電致發(fā)光原理制成。發(fā)光二極管具有能耗低、體積小、壽命長、穩(wěn)定性好、響應(yīng)快和發(fā)光波長穩(wěn)定等光電性能特點，目前已經(jīng)在照明、家電、顯示屏和指示燈等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。LED芯片以其亮度高、低功耗、壽命長、啟動快，功率小、無頻閃及不容易產(chǎn)生視視覺疲勞等優(yōu)點，成為新一代光源首選。
[0003]隨著行業(yè)的不斷發(fā)展，LED芯片在追逐更高光效、更高功率和更高可靠性的方向一步步邁進(jìn)。而在LED芯片應(yīng)用端，主要占據(jù)市場的依舊為小功率和中功率LED芯片，大功率LED芯片由于良率問題只有少數(shù)公司涉足。
[0004]近年來許多新型LED芯片出現(xiàn)在公眾視野內(nèi)，其中高壓(High Voltage，HV) LED芯片和倒裝芯片(Flip Chip)均引起了廣泛的關(guān)注。高壓LED芯片將傳統(tǒng)的大顆低壓LED芯片分隔成多個發(fā)光單元之后串聯(lián)而成。高壓LED芯片所需要的驅(qū)動電流遠(yuǎn)低于大顆低壓LED芯片，有著封裝成本低、驅(qū)動電源效率高和線路損耗低等優(yōu)勢。倒裝芯片優(yōu)勢在于無線焊接和散熱好。
[0005]目前，高壓LED電極互聯(lián)是影響芯片良率的關(guān)鍵，而倒裝芯片封裝良率是影響芯片的關(guān)鍵。更多有關(guān)高壓倒裝LED芯片及其制造方法的內(nèi)容請參考公開號為CN104134744A的中國發(fā)明專利申請。公開號為CN103022334A(申請?zhí)?01210564002.4)的中國發(fā)明專利申請介紹了另一種高壓倒裝LED芯片。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明解決的問題是提供一種高壓倒裝LED芯片及其制造方法，以提高高壓倒裝LED芯片的結(jié)構(gòu)性能和封裝良率。
[0007]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種高壓倒裝LED芯片的制造方法，包括:
[0008]提供襯底，所述襯底具有兩個以上的芯片單元區(qū)域；
[0009]在所述襯底上沉積外延疊層，所述外延疊層包括第一半導(dǎo)體層、量子阱層和第二半導(dǎo)體層；
[0010]刻蝕所述外延疊層，直至在每個所述芯片單元區(qū)域形成至少一個第一溝槽，所述第一溝槽底部暴露所述第一半導(dǎo)體層，每個所述芯片單元區(qū)域剩余的所述外延疊層保留為Mesa平臺；
[0011]在所述Mesa平臺上形成第一電極，相鄰所述芯片單元區(qū)域的所述第一電極之間具有第二溝槽；
[0012]形成第一絕緣層，所述第一絕緣層覆蓋所述Mesa平臺和第一電極，同時所述第一絕緣層填充所述第二溝槽并部分填充所述第一溝槽，剩余所述第一溝槽保留為第三溝槽；
[0013]刻蝕所述第一絕緣層，直至形成暴露所述第一電極表面的至少一個第四溝槽；
[0014]形成互聯(lián)電極，所述互聯(lián)電極填充所述第三溝槽和第四溝槽，相鄰所述互聯(lián)電極之間具有第五溝槽，相鄰所述芯片單元區(qū)域之間，所述互聯(lián)電極串聯(lián)其中一個所述芯片單元區(qū)域的所述第一電極和另一個所述芯片單元區(qū)域的所述第一半導(dǎo)體層。
[0015]可選的，設(shè)置位于第一側(cè)邊的所述互聯(lián)電極電連接位于第一側(cè)邊芯片單元區(qū)域的所述第一半導(dǎo)體層，或者設(shè)置位于第二側(cè)邊的所述互聯(lián)電極電連接位于第二側(cè)邊芯片單元區(qū)域的所述第一半導(dǎo)體層。
[0016]可選的，所述制造方法還包括:
[0017]形成第二絕緣層覆蓋所述互聯(lián)電極并填充所述第五溝槽；
[0018]在所述第二絕緣層形成第六溝槽，所述第六溝槽暴露其中一個所述互聯(lián)電極，所述第六溝槽暴露位于第一側(cè)邊的所述互聯(lián)電極，或者暴露位于第二側(cè)邊的所述互聯(lián)電極；
[0019]形成第二電極，所述第二電極覆蓋所述第二絕緣層并填充所述第六溝槽。
[0020]可選的，所述制造方法還包括:
[0021 ] 在所述第二電極上形成導(dǎo)電基板；
[0022]將所述外延疊層與所述襯底分離以暴露所述第一半導(dǎo)體層的出光面；
[0023]刻蝕所述第一半導(dǎo)體層直至形成第七溝槽，位于不同所述芯片單元區(qū)域的所述第一半導(dǎo)體層、量子阱層和第二半導(dǎo)體層被所述第七溝槽絕緣分隔；
[0024]刻蝕所述第一半導(dǎo)體層直至形成第八溝槽；
[0025]當(dāng)所述第六溝槽暴露位于所述第一側(cè)邊的所述互聯(lián)電極，且位于所述第一側(cè)邊的所述互聯(lián)電極電連接位于所述第一側(cè)邊芯片單元區(qū)域的所述第一半導(dǎo)體層時，所述第八溝槽暴露位于所述第二側(cè)邊的所述第一電極；
[0026]當(dāng)所述第六溝槽暴露位于所述第一側(cè)邊的所述互聯(lián)電極，且位于所述第一側(cè)邊的所述互聯(lián)電極電連接位于所述第一側(cè)邊芯片單元區(qū)域的第一電極時，所述第八溝槽暴露位于所述第二側(cè)邊的所述互聯(lián)電極；
[0027]當(dāng)所述第六溝槽暴露位于所述第二側(cè)邊的所述互聯(lián)電極，且位于所述第二側(cè)邊的所述互聯(lián)電極電連接位于所述第二側(cè)邊芯片單元區(qū)域的所述第一半導(dǎo)體層時，所述第八溝槽暴露位于所述第一側(cè)邊的所述第一電極；
[0028]當(dāng)所述第六溝槽暴露位于所述第二側(cè)邊的所述互聯(lián)電極，且位于所述第二側(cè)邊的所述互聯(lián)電極電連接位于所述第二側(cè)邊芯片單元區(qū)域的第一電極時，所述第八溝槽暴露位于所述第一側(cè)邊的所述互聯(lián)電極。
[0029]可選的，所述制造方法還包括:
[0030]當(dāng)所述第八溝槽暴露的是所述第一電極時，在所述第八溝槽暴露的所述第一電極表面形成外延電極；
[0031]當(dāng)所述第八溝槽暴露的是所述互聯(lián)電極時，在所述第八溝槽暴露的所述互聯(lián)電極表面形成外延電極。
[0032]可選的，所述制造方法還包括:
[0033]在形成所述互聯(lián)電極時，同時形成填平電極；
[0034]當(dāng)所述外延電極位于所述第一側(cè)時，所述填平電極位于所述第二側(cè)的最外邊緣；
[0035]當(dāng)所述外延電極位于所述第二側(cè)時，所述填平電極位于所述第一側(cè)的最外邊緣。
[0036]可選的，將所述襯底與所述外延疊層剝離包括:
[0037]采用化學(xué)方法或者激光方法將所述襯底與所述外延疊層剝離。
[0038]可選的，所述制造方法還包括:
[0039]在暴露所述第一半導(dǎo)體層的出光面后，且在刻蝕所述第一半導(dǎo)體層的出光面前，對所述第一半導(dǎo)體層的出光面進(jìn)行清潔處理和表面粗糙處理的至少一種處理。
[0040]可選的，所述互聯(lián)電極的材料為Ag、Al、Rh、Cr、Pt、Au、Ti和Ni的任意一種或多種。
[0041]可選的，所述第一絕緣層的材料為Si02、SiN, S1N, Al2O3和T1 2中的任意一種或多種，所述第二絕緣層的材料為S12、SiN, S1Nai2O3^B T1 2中的任意一種或多種。
[0042]為解決上述問題，本發(fā)明還提供了一種高壓倒裝LED芯片，包括:
[0043]兩個以上的芯片單元區(qū)域；
[0044]Mesa平臺，所述Mesa平臺包括第一半導(dǎo)體層、量子阱層和第二半導(dǎo)體層，每個所述芯片單元區(qū)域的所述Mesa具有第一溝槽；
[0045]位于所述Mesa平臺上的第一電極，相鄰所述第一電極之間具有第二溝槽；
[0046]覆蓋所述Mesa平臺和第一電極的第一絕緣層，所述第一絕緣層填充所述第二溝槽并部分填充所述第一溝槽，直至剩余所述第一溝槽保留為第三溝槽；
[0047]位于所述第一絕緣層且暴露所述第一電極的第四溝槽；
[0048]互聯(lián)電極，所述互聯(lián)電極填充所述第三溝槽和第四溝槽，相鄰所述芯片單元區(qū)域之間具有第五溝槽，相鄰所述芯片單元區(qū)域之間，所述互聯(lián)電極串聯(lián)其中一個所述芯片單元區(qū)域的所述第一電極和另一個所述芯片單元區(qū)域的所述第一半導(dǎo)體層。
[0049]可選的，位于第一側(cè)邊的所述互聯(lián)電極電連接位于第一側(cè)邊芯片單元區(qū)域的所述第一半導(dǎo)體層，或者位于第二側(cè)邊的所述互聯(lián)電極電連接位于第二側(cè)邊芯片單元區(qū)域的所述第一半導(dǎo)體層。
[0050]可選的，所述高壓倒裝LED芯片還包括:
[0051]第二絕緣層，所述第二絕緣層覆蓋所述互聯(lián)電極并填充所述第五溝槽；
[0052]位于所述第二絕緣層的第六溝槽，所述第六溝槽暴露其中一個所述互聯(lián)電極，所述第六溝槽暴露位于第一側(cè)邊的所述互聯(lián)電極，或者暴露位于第二側(cè)邊的所述互聯(lián)電極；
[0053]第二電極，所述第二電極覆蓋所述第二絕緣層且填充所述第六溝槽，所述第二電極經(jīng)所述第六溝槽電連接對應(yīng)的所述互聯(lián)電極。
[0054]可選的，所述高壓倒裝LED芯片還包括:
[0055]位于所述第二電極上的導(dǎo)電基板；
[0056]位于相鄰所述芯片單元區(qū)域之間的第七溝槽，所述第七溝槽至少絕緣分隔相鄰所述芯片單元區(qū)域之間的所述第一半導(dǎo)體層、量子阱層和第二半導(dǎo)體層；
[0057]位于所述第一半導(dǎo)體層的第八溝槽；
[0058]當(dāng)所述第六溝槽暴露位于所述第一側(cè)邊的所述互聯(lián)電極，且位于所述第一側(cè)邊的所述互聯(lián)電極電連接位于所述第一側(cè)邊的所述第一半導(dǎo)體層時，所述第八溝槽暴露位于所述第二側(cè)邊的所述第一電極；
[0059]當(dāng)所述第六溝槽暴露位于所述第一側(cè)邊的所述互聯(lián)電極，且位于所述第一側(cè)邊的所述互聯(lián)電極電連接位于所述第一側(cè)邊的第一電極時，所述第八溝槽暴露位于所述第二側(cè)邊的所述互聯(lián)電極；
[0060]當(dāng)所述第六溝槽暴露位于所述第二側(cè)邊的所述互聯(lián)電極，且位于所述第二側(cè)邊的所述互聯(lián)電極電連接位于所述第二側(cè)邊的所述第一半導(dǎo)體層時，所述第八溝槽暴露位于所述第一側(cè)邊的所述第一電極；
[0061]當(dāng)所述第六溝槽暴露位于所述第二側(cè)邊的所述互聯(lián)電極，且位于所述第二側(cè)邊的所述互聯(lián)電極電連接位于所述第二側(cè)邊的第一電極時，所述第八溝槽暴露位于所述第一側(cè)邊的所述互聯(lián)電極。
[0062]可選的，所述高壓倒裝LED芯片還包括:
[0063]外延電極，所述外延電極位于所述第八溝槽暴露的所述第一電極或互聯(lián)電極上。
[0064]可選的，所述高壓倒裝LED芯片還包括:
[0065]填平電極，所述填平電極與所述互聯(lián)電極位于同一層；
[0066]當(dāng)所述外延電極位于所述第一側(cè)時，所述填平電極位于所述第二側(cè)的最外邊緣；
[0067]當(dāng)所述外延電極位于所述第二側(cè)時，所述填平電極位于所述第一側(cè)的最外邊緣。
[0068]可選的，所述第一半導(dǎo)體層的出光面為粗糙表面。
[0069]可選的，所述互聯(lián)電極的材料為Ag、Al、Rh、Cr、Pt、Au、Ti和Ni的任意一種或多種。
[0070]可選的，所述第一絕緣層的材料為Si02、SiN, S1N, Al2O3和T1 2中的任意一種或多種，所述第二絕緣層的材料為S12、SiN, S1Nai2O3^B T1 2中的任意一種或多種。
[0071]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點:
[0072]本發(fā)明的技術(shù)方案中，在不同的芯片單元區(qū)域內(nèi)形成第一電極，然后通過第一絕緣層和互聯(lián)電極的配合，使每個互聯(lián)電極串聯(lián)前一芯片單元區(qū)域內(nèi)的第一半導(dǎo)體層和后一芯片單元區(qū)域內(nèi)的第一電極，形成高壓倒裝LED芯片的基本結(jié)構(gòu)。由于互聯(lián)電極形成時直接填充相應(yīng)溝槽，以實現(xiàn)電連接相鄰芯片單元區(qū)域(即電連接相鄰的芯片單元)，從而不必使用細(xì)金屬線橋接的方法串聯(lián)相鄰芯片單元區(qū)域，提高了高壓倒裝LED芯片的結(jié)構(gòu)性能和封裝良率。
[0073]進(jìn)一步，采用整面的第二電極與導(dǎo)電基板連接的結(jié)構(gòu)作為其中一個電連接端面，不僅提高導(dǎo)電性能，而且提高散熱性能，同時進(jìn)一步降低封裝難度，提高封裝良率。
【附圖說明】
[0074]圖1至圖20是本發(fā)明一實施例所提供的高壓倒裝LED芯片的制造方法各步驟對應(yīng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0075]圖21至圖22是本發(fā)明另一實施例所提供的高壓倒裝LED芯片的制造方法各步驟對應(yīng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0076]為了提高LED產(chǎn)品的照明品質(zhì)和集成度，單位面積光效[單位面積光效的單位為:lm/(ff.cm2)]已成為衡量LED芯片的一個重要指標(biāo)。倒裝芯片由于其優(yōu)秀的散熱能力和電流擴(kuò)展能力，成為滿足LED這一發(fā)展趨勢要求的熱點產(chǎn)品。以此為