[发明专利]发光二极管芯片及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光二极管(LED)芯片及其制造方法。

背景技术

随着半导体芯片(chip)工艺的不断发展，传统的工艺已经不能满足对于发光二极管的发光效率和亮度的日益增加的要求。由于其散热佳、发光效率高且功率大的优点，采用倒装片(flip chip)工艺制造的发光二极管逐渐取代采用传统工艺制造的发光二极管而成为LED发光二极管的主流。由于采用倒装片芯片工艺制造的发光二极管具有良好的散热效果，因此即使在大电流的驱动下，芯片也不会过热。所以芯片的发光面积可以被进一步增加，例如为1mm×1mm，且工作电流也可以被增加到例如300mA到500mA，而功率则可达到1W。

然而，倒装片管芯(die)的衬底对于发光芯片的性能有不良的影响。例如，发射红黄光的管芯的衬底(比如砷化镓)通常将吸收一部分发射的光，而作为氮化镓系的发射蓝绿光的管芯的衬底(比如蓝宝石)则将反射一部分发射的光。这导致发光芯片的发光效率降低。另外，作为管芯的衬底的材料的导热率比较低。例如，砷化镓的导热系数为44-58W/mK，而蓝宝石的导热系数为35-40W/mK。这样在发光芯片的工作过程中产生的热量无法有效地发散到外部，使得发光芯片的寿命降低。因此如何改善发光芯片的散热效率成为本领域所需要解决的重要课题之一。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种发光二极管芯片的制造方法。该方法可以包括：制备热沉基板，在该热沉基板的上表面上形成金属层，并将该金属层构图为形成于中心部分的第一部分和形成于周边部分的第二部分，第一部分和第二部分彼此隔离；制备裸芯，该裸芯包括衬底、形成于该衬底上的n型半导体层、形成于该n型半导体层的中心部分的发光层、形成于该发光层上的p型半导体层、形成于该p型半导体层上的反射层和形成于该n型半导体层的周边部分上的电极层；将该热沉基板的上表面上的金属层的第一部分和第二部分与该裸芯的反射层和电极层分别接合；移除该裸芯的衬底；以及形成保护层以覆盖移除了衬底的裸芯的上表面和侧面。

优选地，在移除该裸芯的衬底之后和形成保护层之前，上述方法还可以包括将暴露的n型半导体层的表面粗糙化以形成表面粗化层。

优选地，在该热沉基板的上表面中可以形成有双齐纳二极管以形成静电放电(ESD)层。移除该裸芯的衬底的方法可以选自化学蚀刻、研磨或激光剥离。

优选地，将该热沉基板的上表面上的该金属层与该裸芯的反射层和电极层分别接合的方法可以选自超声波热压法、共晶焊接法、真空热压法、回流焊接法。

优选地，该p型半导体层、发光层、n型半导体层的材料可以选自GaN、InGaN或AlInGaP。该反射层和电极层的材料可以选自Al、Ag、BeAu、Pt、Cr、Mo、W、Au、ITO、RuO₂、ZnO及NiO或其组合。该热沉基板的材料可以选自硅、铜、钼、氮化镓、氮化铝、碳化硅以及或其组合。金属层的材料可以选自Al、Ag、Pt、Cr、Mo、W、Au、Cu、Ni、BeAu或其组合。该保护层的材料可以选自银胶、环氧树脂、旋涂玻璃、硅胶、含荧光粉的AB胶或其组合。该衬底的材料可以选自硅、砷化镓、蓝宝石。

根据本发明的另一方面，提供了一种发光二极管芯片。该芯片可以包括热沉基板、裸芯和保护层。在该热沉基板的上表面上形成有金属层。该金属层包括在中心部分的第一部分和在周边部分的第二部分。第一部分和第二部分彼此隔离。该裸芯包括：形成于该金属层的第一部分上方并与之接合的反射层；形成于该反射层上的p型半导体层；形成于该p型半导体层上的发光层；形成于该发光层上的n型半导体层，该n型半导体层包括中心部分和周边部分，该中心部分与该发光层在平面图上重叠；以及形成于金属层的第二部分和该n型半导体层的周边部分之间的电极层。该保护层包覆该裸芯的p型半导体层、发光层、n型半导体层以及电极层。

优选地，该发光二极管芯片还可以包括形成于n型半导体层和保护层之间的表面粗化层。该发光二极管芯片还可以包括形成于该热沉基板的上表面中的双齐纳二极管以形成静电放电层。