[实用新型]LED圆片级芯片尺寸封装结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种半导体器件，特别涉及一种LED圆片级芯片尺寸封装结构。

背景技术

与传统光源相比，作为第四代光源的LED具有高效节能、高亮、长寿、环保等优点，在照明、显示等领域扮演着越来越重要的角色。目前，LED封装技术呈现出多元化的发展趋势。传统的封装技术使用引线框架对一个个单独的芯片进行封装，封装效率低、产品的一致性差，而且存在热界面多而导致散热不良。而借助于IC工艺中的硅通孔(Through Silicon Via，TSV)技术对LED芯片进行系统级封装，便于LED器件与电路的集成，可以提高LED封装的集成度与产品的一致性，提高器件的性能，同时降低器件的成本，在LED封装领域中具有重要的意义和巨大的市场潜力。

发明内容

本实用新型的目的是针对已有技术中存在的缺陷，提供一种LED圆片级芯片尺寸封装结构。

本实用新型包括：硅基片、LED圆片、键合层和LED外延层，绝缘层、反射层、焊盘、荧光粉层及透镜，其特征在于所述硅基片上设有通孔，硅基片的背面沉积有一层绝缘层，通孔内填充有金属实现垂直电互连，在硅基片正面设有焊盘及反射层，硅基片背面设有电极，LED外延层上设有n与p电极，在n与p电极上设有键合层，LED圆片与带通孔的硅基片键合，LED圆片上涂覆荧光粉层，在LED圆片上设有透镜阵列或硅胶保护层。

所述硅基片为2inch或更大尺寸，厚度在100-500um。硅基片的通孔为垂直通孔，其形状为圆形或方形，通孔内填充金属，其直径为5um到100um，间距在5-500um，或者填充金属圆管或金属方管，其尺寸为5um到100um，间距在5-500um，或者在金属管中填充高分子材料。

所述绝缘层为SiO₂或SiN_x，在绝缘层上沉积粘附层，阻挡层，种子层，粘附层为Ni、Ti、Ta，阻挡层为Ta，种子层为Cu。反射层为金属Ag、Au，焊盘为Au。

所述LED外延层通过ICP刻蚀工艺，暴露出n型GaN；通过沉积工艺形成绝缘层将n型GaN与p型GaN分隔，n电极与p电极为两块式或分布式，经沉积工艺沉积欧姆接触层等电极结构、焊盘，欧姆接触层为Cr、Ti、Pt、Ti、Pd等，焊盘的为Au。

所述键合层设置在LED外延层上或者硅基片上。

所述LED圆片表面设有以荧光粉硅胶混合物或荧光粉玻璃组成的荧光粉层，荧光粉层上设有透镜阵列，透镜的形状为半球形或自由曲面。

本实用新型通过切片工艺将圆片分割成单个LED封装结构，其结构尺寸可以为0.5mm×0.5mm、1mm×1mm、2mm×2mm、5mm×5mm、10mm×10mm、20mm×20mm。

本实用新型的优点是封装后缩小了LED的尺寸，可以满足大功率LED封装结构尺寸要求苛刻的场合，通过圆片级工艺实现LED封装，提高了LED封装的生产效率，通过导电垂直互连结构及工艺实现电热分离，采用热导率高的硅片进行封装，克服了散热不良的问题，提高LED器件的散热能力；通过旋涂工艺，印刷工艺实现了LED的保型涂覆，提高了LED封装的一致性。本实用新型提供一种工艺简单、低成本和高可靠性LED圆片级芯片尺寸封装结构及其工艺方法。

附图说明

图1本实用新型LED圆片级芯片尺寸封装结构的剖面图；

图2本实用新型LED圆片级芯片尺寸封装结构阵列的俯视图；

图3本实用新型LED圆片级芯片尺寸封装背面电极结构图；

图3a本实用新型LED圆片级芯片尺寸封装背面电极结构图；

图4本实用新型LED采用平面透镜圆片级芯片尺寸封装结构的剖面图；

图5本实用新型LED采用平面透镜(三角形微结构)圆片级芯片尺寸封装结构的俯视图；

图6本实用新型LED采用平面透镜(方形微结构)圆片级芯片尺寸封装结构的剖面图；

图7本实用新型LED圆片级芯片尺寸封装结构(自由曲面透镜)的剖面图；

图8本实用新型LED圆片键合层制作工艺步骤示意图；

图9本实用新型LED圆片键合层分布示意图；

图10本实用新型LED圆片键合层分布示意图；

图11本实用新型带有垂直互连通孔的硅基板制作工艺步骤示意图；

图12本实用新型LED圆片尺寸封装圆片键合工艺；

图13本实用新型LED圆片键合层(正负极交错形式)制作工艺步骤示意图；

图14本实用新型LED圆片键合层(正负极交错形式)分布示意图；