[发明专利]高压发光二极管芯片及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压倒装结构发光二极管芯片。更具体而言，本发明涉及一种具有绝缘缓冲层的高压LED芯片结构及其制造方法。 

背景技术

发光二极管(LED)具有寿命长、节能、环保、色彩丰富的优点，因此，随着外延、芯片、封装等技术的发展，发光效率的进一步提高，LED已经被逐步用于照明、显示、医疗等各个领域。传统的氮化镓基发光二极管工作在直流电压下，电压范围在2.9-3.5V，工作电流通常为20mA。为了让发光二极管达到普通照明所需的亮度，一般要将LED芯片的工作电流提高到100mA以上，目前常用的有100mA，350mA和700mA。当把LED用于普通照明时，需要220V-380V左右的交流市电驱动，如果采用大电流的高功率LED芯片，驱动装置中需要一个较大的变压器，同时需要通过滤波整流电路将交流电转变成直流电，从而导致整个LED灯具体积较大，寿命也由于电解电容(寿命仅为2000-5000小时)的引入而大大降低。此外，大电流驱动导致的线损也比较高，从而导致浪费的能耗增加，灯具散热的负担也增加。 

在美国专利US6787999中，将许多独立封装好的单个发光二极管采用串联的方式安装在PCB基板上来形成高压发光二极管阵列，用于高压场合。这种方案可以省去体积较大的变压器，也可以降低工作电流。但是该方案使得发光模组的体积大大增加，而且由于每个管芯再通过引线互连，散热性能和可靠性下降。 

在中国发明专利申请CN102867837A中公开了一种在蓝宝石衬底上通过深槽隔离的LED阵列，实现了芯片级的LED集成，减小了发光模组的封 装体积，采用芯片级金属层互连取代了引线互连，提高了LED阵列的可靠性。但是，在该现有技术方案中，如图1，由于要将外延层从p型层13刻蚀到蓝宝石衬底10，需要刻蚀深度为4-7um的隔离深槽101，使得每个LED单元100之间的互连线20由于爬过如此深的隔离深槽101而可靠性变差，从而导致高压LED芯片的成品率很低，在高压下工作寿命也大大降低，而深刻蚀工艺过程和为实现安全互连的加厚电极工艺增加了高压LED的制造成本，这些问题大大影响了高压LED的产业化和市场化进程，导致高压LED目前的市场使用率仍然很低；此外，深槽刻蚀需要的时间比较长，当采用ICP刻蚀时，长时间的等离子轰击会对LED有源区造成损伤，降低LED的发光亮度。 

发明内容

本发明的目的在于，提供一种具有绝缘缓冲层的高压LED芯片及其制造方法，其可减少长时间的等离子轰击对LED有源区造成损伤，提高LED的发光亮度。 

本发明提供一种高压发光二极管芯片的制作方法，包括： 

在衬底形成绝缘缓冲层； 

在绝缘缓冲层上形成n型半导体层、有源层和p型半导体层； 

图形化后蚀刻所述n型半导体层、有源层和p型半导体层形成沟槽，直至沟槽底部暴露出绝缘缓冲层，从而形成多个通过沟槽隔离的发光单元； 

形成金属互连线，将相邻发光单元串联起来；其特征在于： 

所述沟槽的深度为2.5um-4um。 

本发明还提供一种高压发光二极管芯片，包括： 

衬底和在所述衬底上的外延缓冲层； 

在外延缓冲层上具有多个发光单元，发光单元之间通过外延缓冲层上方的隔离沟槽分离；每个发光单元包含n型半导体层、有源层和p型半导体层； 

金属互连线，将相邻发光单元串联起来；其特征在于： 

所述外延缓冲层为绝缘缓冲层，并且所述n型半导体层、有源层和p 型半导体层的总厚度为2.5um-4um。 

本发明的有益效果是：该高压LED芯片采用绝缘缓冲层，衬底上方的LED外延层厚度约2.5-4um，深槽只需刻蚀到绝缘缓冲层，而无需刻蚀到衬底，从而大大降低深槽的刻蚀深度，芯片单元之间经过深槽的互连线层可以做得比较薄，在降低制造成本的前提下互连线的可靠性也大大提高，同时可降低长时间干法蚀刻对LED的损伤。 

附图说明

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明，其中： 

图1为现有技术中高压LED芯片结构示意图； 

图2-图5为根据本发明第一实施例的制备高压LED芯片的工艺过程示意图； 

具体实施方式

下面结合图2至图5和实施例对本发明作进一步说明。